合金元素對鋼的熱處理淬火的影響
發(fā)布時間:2012-09-25 11:42:17
合金鋼的種類
合金鋼的分類方法很多，但最常用的是下面兩種分類方法：
（1）按用途分類
合金結(jié)構(gòu)鋼：用于制造機械零件和工程結(jié)構(gòu)的鋼；
合金工具鋼：用于制造各種加工工具的鋼；
特殊性能鋼：具有某種特殊物理、化學性能的鋼，如不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼等。
（2）按所含合金元素總含量分類
低合金鋼：合金元素總含量＜5%；
中合金鋼：合金元素總含量5%-10%；
高合金鋼：合金元素總含量＞10%。
合金元素對鋼的熱處理的影響
合金元素對鋼的熱處理淬火的影響主要表現(xiàn)在對加熱、冷卻和回火過程中的相變等方面。
①阻礙奧氏體的晶粒長大：幾乎所有的合金元素（除錳以外）都能減緩鋼的奧氏體化過程、阻止奧氏體晶粒的長大，尤其是碳化物形成元素鈦、釩、鉬、鎢、鈮、鋯等。在元素周期表中，這些元素都位于鐵的左側(cè)，越遠離鐵，越易形成比鐵的碳化物更穩(wěn)定的碳化物，如TiC、VC、MoC等，這些碳化物在加熱時很難溶解，能強烈地阻礙奧氏體晶粒的長大。因此，合金鋼在淬火時，應(yīng)相應(yīng)地提高加熱溫度或延長保溫時間，才能保證奧氏體化過程的充分進行，并且與相應(yīng)的碳鋼相比，在同樣加熱條件下，合金鋼的組織較細，機械性能更高。
②提高淬透性：大多數(shù)合金元素（除鈷以外）當它們?nèi)芙庥趭W氏體中以后，都能提高過冷奧氏體的穩(wěn)定性，使C曲線位置右移，臨界冷卻速度減小，從而提高鋼的淬透性。合金元素對鋼的淬透性的影響，由強到弱可以排列成下列次序：鉬、錳、鎢、鉻、鎳、釩，也能明顯提高淬透性。所以對于合金鋼就可以采用冷卻能力較低的淬火劑淬火，如采用油淬，以減小零件的淬火變形和開裂傾向。
此外，多數(shù)合金元素（除鈷、鋁）溶入奧氏體后，使馬氏體轉(zhuǎn)變溫度M。和M點下降，熱處理淬火后鋼中殘余奧氏體含量增加。
③提高回火穩(wěn)定性：合金元素在回火過程中，由于合金元素的阻礙作用，推遲了馬氏體的分解和殘余奧氏體的轉(zhuǎn)變，提離了鐵素體的再結(jié)晶溫度，使碳化物不易聚集長大，而保持較大的彌散度。
因此，提高了鋼對回火軟化的抗力，即提高了鋼的回火穩(wěn)定性。和碳素鋼相比，在相同的回火溫度下，合金鋼比同樣含碳量的碳素鋼具有更高的硬度和強度，對工具鋼和耐熱鋼尤為重要在達到相同強度的條件下，合金鋼可以在更高的溫度下回火，以充分消除內(nèi)應(yīng)力，而使韌性更好，這對結(jié)構(gòu)鋼尤為重要。
除此之外，一些碳化物形成元素如鉻、鎢、鉬、釩等，在回火過程中又析出了新的更細的特殊碳化物，發(fā)揮了第二相的彌散強化作用，使硬度又進一步提高。這種二次硬化現(xiàn)象在合金工具鋼中是很有價值的；而含鉻、鎳、錳、硅等元素的合金結(jié)構(gòu)鋼，在450-600℃范圍內(nèi)長期保溫或回火后緩冷均出現(xiàn)高溫回火脆性，應(yīng)在回火后采用快冷。
本文參考《金屬工藝基礎(chǔ)與實踐》一書。
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