合金元素對鋼熱處理工藝性能的影響

熱處理工藝性能反映鋼熱處理的難易程度和熱處理產(chǎn)生缺陷的傾向。主要包括淬透性、過熱敏感性、回火脆化傾向和氧化脫碳傾向等。合金鋼的淬透性高, 淬火時可以采用比較緩慢的冷卻方法,可減少工件的變形和開裂傾向。加入錳、硅會增大鋼的過熱敏感性。§7-2 合金結(jié)構(gòu)鋼用于制造重要工程結(jié)構(gòu)和機器零件的鋼種稱為合金結(jié)構(gòu)鋼。主要有低合金結(jié)構(gòu)鋼、合金滲碳鋼、合金調(diào)質(zhì)鋼、合金彈簧鋼、滾珠軸承鋼。

常用低合金結(jié)構(gòu)鋼

16Mn是我國低合金高強鋼中用量廣泛多、產(chǎn)量 的鋼種。使用狀態(tài)的組織為細(xì)晶粒的鐵素體-珠光體，強度比普通碳素結(jié)構(gòu)鋼Q235高約20%~30%，耐大氣腐蝕性能高20%~38%。15MnVN 中等級別強度鋼中使用多的鋼種。強度較高，且韌性、焊接性及低溫韌性也較好，被廣泛用于制造橋梁、鍋爐、船舶等大型結(jié)構(gòu)。強度級別超過500MPa后，鐵素體和珠光體組織難以滿足要求，于是發(fā)展了低碳貝氏體鋼。加入Cr、Mo、Mn、B等元素，有利于空冷條件下得到貝氏體組織，使強度更高，塑性、焊接性能也較好，多用于高壓鍋爐、高壓容器等。

折疊編輯本段合金調(diào)質(zhì)鋼
1. 用途：合金調(diào)質(zhì)鋼廣泛用于制造汽車、拖拉機、機床和其它機器上的各種重要零件，如齒輪、軸類件、連桿、螺栓等。

2. 性能要求

調(diào)質(zhì)件大多承受多種工作載荷，受力情況比較復(fù)雜，要求高的綜合機械性能，即具有高的強度和良好的塑性、韌性。合金調(diào)質(zhì)鋼還要求有很好的淬透性。但不同零件受力情況不同，對淬透性的要求不一樣。

3. 成分特點

(1) 中碳:碳含量一般在0.25%~0.50%之間，以0.4%居多;

(2) 加入提高淬透性的元素Cr、Mn、Ni、Si等:這些合金元素除了提高淬透性外，還能形成合金鐵素體，提高鋼的強度。如調(diào)質(zhì)處理后的40Cr鋼的性能比45鋼的性能高很多;

(3) 加入防止第二類回火脆性的元素:含Ni、Cr、Mn的合金調(diào)質(zhì)鋼，高溫回火慢冷時易產(chǎn)生第二類回火脆性。在鋼中加入Mo、W可以防止第二類回火脆性，其適宜含量約為0.15%~0.30%Mo或0.8%~1.2%的W。

45鋼與40Cr鋼調(diào)質(zhì)后性能的對比鋼號及熱處理狀態(tài) 截面尺寸/ mm sb/ MPa ss/MPa d5/ % y/% ak/kJ/m245鋼 850℃水淬, 550℃回火 f50 700 500 15 45 700

40Cr鋼 850℃油淬, 570℃回火 f50 (心部) 850 670 16 58 1000

縮小γ相區(qū)元素——亦稱鐵素體穩(wěn)定化元素, 主要有Cr、Mo、W、V、Ti、Al、Si、B、Nb、Zr等。它們使A3點上升, A4點下降(鉻除外, 鉻含量小于7%時, A3點下降; 大于7%后,A3點迅速上升), 從而縮小γ相區(qū)存在的范圍, 使鐵素體穩(wěn)定區(qū)域擴大。按其作用不同可分為完全封閉γ相區(qū)的元素(如Cr、Mo、W、V、Ti、Al、Si等)和部分縮小γ相區(qū)的元素(如B、Nb、Zr等)。
2. 形成碳化物合金元素按其與鋼中碳的親和力的大小, 可分為碳化物形成元素和非碳化物形成元素兩大類。常見非碳化物形成元素有：Ni、Co、Cu、Si、Al、N、B等。它們基本上都溶于鐵素體和奧氏體中。常見碳化物形成元素有：Mn、Cr、W、V、Nb、Zr、Ti等(按形成的碳化物的穩(wěn)定性程度由弱到強的次序排列)，它們在鋼中一部分固溶于基體相中，一部分形成合金滲碳體, 含量高時可形成新的合金碳化合物。
影響：對奧氏體和鐵素體存在范圍的影響：擴大或縮小γ相區(qū)的元素均同樣擴大或縮小Fe-Fe3C相圖中的γ相區(qū), 且同樣Ni或Mn的含量較多時, 可使鋼在室溫下得到單相奧氏體組織(如1Cr18Ni9奧氏體不銹鋼和ZGMn13高錳鋼等)， 而Cr、Ti、Si等超過一定含量時, 可使鋼在室溫獲得單相鐵素體組織 (如1Cr17Ti高鉻鐵素體不銹鋼等)。