合金元素對(duì)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(shí)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(huì)增大鋼的過熱敏感性?！?-2 合金結(jié)構(gòu)鋼用于制造重要工程結(jié)構(gòu)和機(jī)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(guó)低合金高強(qiáng)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(qiáng)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(jí)別強(qiáng)度鋼中使用多的鋼種。強(qiáng)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(qiáng)度級(jí)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(qiáng)度更高，塑性、焊接性能也較好，多用于高壓鍋爐、高壓容器等。

相互作用:合金元素與鐵、碳的相互作用；合金元素加入鋼中后，主要以三種形式存在鋼中。即：與鐵形成固溶體；與碳形成碳化物；在高合金鋼中還可能形成金屬間化合物。
溶于鐵中：幾乎所有的合金元素（除Pb外）都可溶入鐵中, 形成合金鐵素體或合金奧氏體, 按其對(duì)α-Fe或γ-Fe的作用, 可將合金元素分為擴(kuò)大奧氏體相區(qū)和縮小奧氏體相區(qū)兩大類。
擴(kuò)大γ相區(qū)的元素—亦稱奧氏體穩(wěn)定化元素, 主要是Mn、Ni、Co、C、N、Cu等, 它們使A3點(diǎn)(γ-Fe α-Fe的轉(zhuǎn)變點(diǎn))下降, A4點(diǎn)( γ-Fe的轉(zhuǎn)變點(diǎn))上升, 從而擴(kuò)大γ-相的存在范圍。其中Ni、Mn等加入到一定量后, 可使γ相區(qū)擴(kuò)大到室溫以下, 使α相區(qū)消失, 稱為完全擴(kuò)大γ相區(qū)元素。另外一些元素(如C、N、Cu等), 雖然擴(kuò)大γ相區(qū), 但不能擴(kuò)大到室溫, 故稱之為部分?jǐn)U大γ相區(qū)的元素。

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(jī)、機(jī)床和其它機(jī)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(jī)械性能，即具有高的強(qiáng)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(duì)淬透性的要求不一樣。

3. 成分特點(diǎn)

(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(qiáng)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(shí)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(duì)比鋼號(hào)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