合金元素在鋼中的作用

tags:    時間:2014-03-07 22:51:34
合金元素在鋼中的作用簡介
一、合金元素對鋼的強度、硬度、衝擊強度的影響。 合金元素在鋼中,以原子固溶體狀態(A、F、M)引起晶格變形強化,主要發生在弱碳化元素Mn、Cr、Mo、W外圍電子數量多,靠近碳的弱鹼金屬。……
合金元素在鋼中的作用正文

一、合金元素對鋼的強度、硬度、衝擊強度的影響。
合金元素在鋼中,以原子固溶體狀態(A、F、M)引起晶格變形強化,主要發生在弱碳化元素Mn、Cr、Mo、W外圍電子數量多,靠近碳的弱鹼金屬。
和強碳化物形成元素如:V、Ti、Nb、Zr外層電子較少,強鹼金屬與碳合力較強在缺少碳的情況下才不能溶入固溶體。
碳化物在高溫時能夠溶入A,弱碳化物在較低溫度下就開始溶入A,強碳化物溶入A的溫度高,如:VC只有在950℃時才開始溶入A,
碳化物本身一般都具有硬而脆的特性,強碳化物尤其嚴重,鋼中存在碳化物時能夠提高硬度,可是並不一定增加脆性,只有當有粗大、網狀或帶狀碳化物存在,在提高硬度的同時, k會降低。
合金鋼中碳化物,在最終熱處理后大多呈細晶粒均有分佈,在鐵素體基礎上(回火S、回火T的基本都是鐵素體)不會降低аk,還能強化鐵素體(固溶晶格變形強化)提高鋼的強度。
在合金工具鋼中,碳化物呈顆粒狀均有分佈在M基體上,碳化物提高了硬度、耐磨性而脆性並沒有增加。
所有合金P、Si、Mn、Ni、Mo、V、W、Cr含量增加HB↑,1%以下時Ni、Cr、Mn、аk↑,Mo、W、Si、аk↓。
二、合金元素對熱處理的影響
(一)對本質晶粒度的影響
除Mn外,幾乎所有合金元素都能細化A晶粒,最強烈的是碳化物形成元素,從弱到強的排列順序是Cr、Mo、V、Ti、Nb、Zr等,越容易缺電子的元素,細化能力越強,碳化物形成元素Si、Ni、Co等影響較小,(ΑFe的右側)但AI特殊,它能強烈細化晶粒,往往加入少量V、Ti、Nb強碳化物元素或加入AI脫氧,或用V-Ti-Ai混合脫氧、細化作用更強,(鑄鋼件)合金中有Mn往往容易過熱,晶粒變大,加入強碳化物元素形成碳化物很穩定,高溫穩定性,不易分解和溶入A晶粒,在A晶界阻礙A晶粒長大,如20CrMnTi中的Ti,滲碳體在930~950℃的高溫進行長時間加熱,而Mn又是促進A長大元素,Ti的碳化物分佈在晶界上阻止A長大,使晶粒細化,滲碳后不需正火可直接淬火。
(二)對淬透性的影響
除Co外,所有溶入A的合金元素都能提高淬透性(50%M厚度)。如Si、Mn、Ni、Mo、W、V、B、Ti、Cr等。他們溶入A內,提高A的穩定性,減慢A分解速度,使C曲線右移,只有當他溶於A中才有作用。如未溶入只在A晶界(溫度低、時間短)將加快分解,使C曲線左移。Co使C曲線左移的元素,他降低了鋼的淬透性。
V、Ti、Nb和部分W,很難完全溶於A。造成C曲線左移,如果提高淬火溫度,這些元素的碳化物深入A,則顯著增加淬透性。
B的作用非常強烈,僅僅0。001~0。004%的B,就能使鋼的淬透性顯著增加。
(三)對殘A的影響
馬氏體Ms越低Mz也越低,與冷卻速度無關,與A成分有關,與淬透性有對應關係的是Co,是降低淬透性元素,同時提高Ms和Mz能減少殘餘A。其它合金增大A穩定性,提高淬透性,另一方面又都降低Ms和Mz。
Al和Co與其它元素相反,能升高Ms和Mz,減少殘A。
Al能增強細化晶粒度和降低殘A,但對淬透性有何影響尚不知曉。鋁不能單原子存在也不與碳化合,不能與淬透性元影響(不明顯)。
(四)對回火穩定性的影響
回火時對馬氏體分解和回火軟化的推遲作用,影響顯著合金有V、W、Ti、Cr、Mo、Co、Si影響不明顯的有Al、Mn、Ni,要達到內一回火硬度時,合金鋼的回火溫度比碳鋼高,時間比碳鋼長,內應力小,αk比碳鋼高。
(五)合金元素對回火脆性的影響
含Cr、Mn、Ni的鋼對第二類回火脆性最敏感,Mo、W能減少這種敏感性,因此大截面工件選用含Mo、W的鋼,避免二類回火脆性。

 

 

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