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[讨论] 合金元素对钢的淬硬性有多大作用?

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发表于 2006-12-23 22:42:37 | 显示全部楼层 |阅读模式 来自: 中国河北唐山

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一般来说,钢的淬硬性是由碳决定的,但是不是说,合金元素就没有什么作为了呢?
发表于 2006-12-23 23:02:48 | 显示全部楼层 来自: 中国江西九江
1)硅
8 T7 W. z) I. W5 V! e  ①提高钢中固溶体的强度和冷加工硬化程度使钢的韧性和塑性降低;! R3 |8 }$ ^- q; c/ ?9 o5 j
  ②硅能显著地提高钢的弹性极限、屈服极限和屈强比;& y; E# h5 u9 `# Y" [9 n# _
  ③耐腐蚀性。硅的质量分数为15%一20%的高硅铸铁,是很好的耐酸材料。含有硅的钢在氧化气氛中加热时,表面也将形成一层SiO2薄膜,从而提高钢在高温时的抗氧化性。
  Z. g: C2 m: I  @9 g缺点:使钢的焊接性能恶化。
" _% K3 v* i4 s, X* N# `2)锰# }; s, q4 P* R6 A, i: R
  ①锰能提高钢的淬透性。
# m# T0 M* _, P9 k: C  ②锰对提高低碳和中碳珠光体钢的强度有显著的作用。
( _$ C  @3 d' L( ^& a: Y  ③锰对钢的高温瞬时强度有所提高。
9 ]3 D0 S& X2 b7 a  L8 e缺点:
6 k/ \/ @1 {( ?  y7 C: r0 S* P" j  ①含锰较高时,有较明显的回火脆性现象;: K: [. d; y$ W2 w* m  G
  ②锰有促进晶粒长大的作用,因此锰钢对过热较敏感t在热处理工艺上必须注意。这种缺点可用加入细化晶粒元素如钼、钒、钛等来克服:6 P& W' c" Z" C1 }2 X- p  ^3 y6 o4 N
  ③当锰的质量分数超过1%时,会使钢的焊接性能变坏,5 w/ ^# i+ {$ I8 }, P$ F  P
  ④锰会使钢的耐锈蚀性能降低。4 U8 p( E+ [, C
3)铬在钢中的作用1 j: V( q- C+ W) @8 O
  ①铬可提高钢的强度和硬度。9 q) V- R2 S. L' k1 u
  ②铬可提高钢的高温机械性能。
, h7 K0 B9 {+ y8 ]  ③使钢具有良好的抗腐蚀性和抗氧化性5 L3 a. Z. r1 D6 |
  ④阻止石墨化
6 w' h( t1 `# B) Y, q  ⑤提高淬透性。. r* A( ~1 W8 ^7 t) H5 F) S( G
缺点:
  H8 R" X6 c0 _2 \' G. h  ①铬是显著提高钢的脆性转变温度
0 s7 [; o  J1 ^& i( \1 {3 V: u  ②铬能促进钢的回火脆性。
/ D- ?% }/ \5 B# t2 g: G4)镍在钢中的作用
/ e0 O, Z* p; \% H& d  ①可提高钢的强度而不显著降低其韧性;& X3 c+ c: r% l7 |! H# Y6 J+ {
  ②镍可降低钢的脆性转变温度,即可提高钢的低温韧性;
8 U  j7 C- x, O  N) t8 U  ③改善钢的加工性和可焊性;
% Q1 F. m1 y4 o. x4 X# m) v7 _  ④镍可以提高钢的抗腐蚀能力,不仅能耐酸,而且能抗碱和大气的腐蚀。
6 c5 |! L/ D  B! G1 @5)钼在钢中的作用
5 O8 s; x1 Y) F  ①钼对铁素体有固溶强化作用。2 D9 c. \$ ^' k# O3 J$ x9 y0 l5 |5 t
  ②提高钢热强性9 `+ ~5 Q: T$ j5 p+ w! W; [% N% K
  ③抗氢侵蚀的作用。
' h. e: \1 ?) K6 ~& x" M% p  ④提高钢的淬透性。; ^; i9 y$ f. D4 w( ?) S0 ?) a# y& q7 c
缺点:1 A" z9 t! x4 g
  钼的主要不良作用是它能使低合金钼钢发生石墨化的倾向。
% {0 _: w# Q- k2 q  u$ r$ c9 l6)钨在钢中的作用! H. u& N8 ^$ u0 x1 J8 C
  ①提高强度+ H3 {& N' c! I6 {' K; G
  ②提高钢的高温强度。
, i3 h5 H1 A6 b3 _- t, B  ③提高钢的抗氢性能。
# \4 i% o3 M& y4 W  ④是使钢具有热硬性。因此钨是高速工具钢中的主要合金元素。
$ C. C% V/ r- G+ [7)钒在钢中的作用% H3 M* N9 z/ c+ T; ~
  ①热强性。) b2 o. Y$ x0 h, A& I3 Q; h
  ②钒能显著地改善普通低碳低合金钢的焊接性能。7 I+ p9 ^" Q6 g8 s' q; @
8)钛在钢中的作用
3 b: [  u1 P& Z) C7 X8 D  ①钛能改善钢的热强性,提高钢的抗蠕变性能及高温持久强度;
0 W: d" w. w! Y  ②并能提高钢在高温高压氢气中的稳定性。使钢在高压下对氢的稳定性高达600℃以上,在珠光体低合金钢中,钛可阻止钼钢在高温下的石墨化现象。因此,钛是锅炉高温元件所用的热强钢中的重要合金元素之一。
, B/ Y! {% J# o3 B6 F9)铌在钢中的作用! w9 U2 K6 p( `+ k( U2 x; {/ J' {1 F
  ①铌和碳、氮、氧都有极强的结合力,并与之形成相应的极为稳定的化合物,因而能细化晶粒,降低钢的过热敏感性和回火脆性。
; l, i( n: o( s" q5 _- S+ E  ②有极好的抗氢性能。
9 v; D7 V$ ?5 |  H% r8 S  ③铌能提高钢的热强性
' m  s: q- Z% F  c! O, R  p9 S10)硼在钢中的作用   ;
8 v; t# E  V6 J7 ?! A9 B% |  ①提高钢的淬透性。% r0 e, |+ O# _+ {
  ②提高钢的高温强度。强化晶界的作用。# t1 c4 j+ U3 U9 V8 U. P9 f
11)铝在钢中的作用
8 I( c- D7 x$ ?$ H& Z' Y  ①用作炼钢时的脱氧定氮剂,细化晶粒,抑制低碳钢的时效,改善钢在低温时的韧性,特别是降低了钢的脆性转变温度;9 W* a0 ~* D* [9 a
  ②提高钢的抗氧化性能。曾对铁铝合金的抗氧化性进行了较多的研究;4%AI即可改变氧化皮的结构,加入6%A1可使钢在980C以下具有抗氧化性。当铝和铬配合并用时,其抗氧化性能有更大的提高。例如,含铁50%一55%、铬30%一35%、铝10%一15%的合金,在1 400C高温时,仍具有相当好的抗氧化性。由于铝的这一作用,近年来,常把铝作为合金元素加入耐热钢中。
& I! }6 F% q0 m* @, u* o" W& _  ③此外,铝还能提高对硫化氢和V2O5,的抗腐蚀性。! q7 k; Q" q9 K. k# O- \! j2 n
缺点:
4 A# H0 w4 p0 R( }  ①脱氧时如用铝量过多,将促进钢的石墨化倾向。
( [1 E% H* a& D- T& ]  ②当含铝较高时.其高温强度和韧性较低。
发表于 2006-12-26 23:10:27 | 显示全部楼层 来自: 中国北京
主要是分扩大还是缩小奥氏体相区而言划分!
发表于 2006-12-27 19:43:52 | 显示全部楼层 来自: 中国浙江杭州
既然是讨论淬硬而不是淬透,那必须从容易淬成马氏体而且降低残余奥氏体方面入手。
发表于 2006-12-28 09:58:04 | 显示全部楼层 来自: 中国湖北十堰
合金元素也是影响淬透性的,要是合金元素没有什么作用,那么要合金钢干什么呢? :ang:
发表于 2006-12-28 16:23:26 | 显示全部楼层 来自: 中国江苏盐城
合金元素 除Co%以外,C曲线右移,↑淬透性
$ ~) g9 I4 I0 L: R8 B
3 D  D0 ^' H! f: a
! z1 K. O( T+ E第二节 主要合金元素对钢性能影响的在关说明: ?/ t+ Z* w, B$ K1 [
4 n  C0 y9 x* O+ t/ P1 ^0 c
             表1-3-2 主要合金元素对钢性能影响的在关说明
. ^' _$ X. E8 O
元素名称对性能主要影响
Al 主要作用为细化晶粒和脱氧,在渗氮钢中能促成渗氮层,含量高时,能提高高 温抗氧化性,耐H2S气体的腐蚀作用,固溶强化作用大,提高耐热合金的热强性,有促使石墨化倾向
B 微时硼能提高钢的淬透性,但随钢中碳含量增加,淬透性的提高逐渐减弱以至完全消失
C 含量增加,钢的硬度和强度也提高,但塑性和韧性随之下降
Co有固溶强化作用,使钢具有红硬性,提高高温性能、抗氧化和耐腐蚀性,为高温合金及超硬高速钢的重要合金元素,提高钢的Ms点,降低钢的淬透性
Cr 提高钢的淬透性,并有二次硬化作用,增加高碳钢的耐磨性,含量超过12%时,使钢具有良好的高温抗氧化性和耐氧化性介质腐蚀作用,提高钢的热强性,是不锈耐酸钢及耐热钢的主要合金元素,但含量高时易产生脆性
Cu 含量低时,作用和镍相似,含量较高时,对热变形加工不利,如超过0.30%时,在热变形加工时导致高温铜脆现象,含量高于0.75%时,经固溶处理和时效后可产生时效强化作用。在低碳合金钢中,特别是与磷同时存在,可提高钢的抗大气腐蚀性,2%~3%的铜在不锈钢中可提高对硫酸、磷酸及盐酸等的抗腐蚀性及对应力腐蚀的稳定性
Mn 降低钢的下临界点,增加奥氏体冷却时的过冷度,细化珠光体组织以改善其力学性能,为低合金钢和重要合金元素,能明显提高钢的淬透性,但有增加晶粒粗化和回火脆性的不利倾向
Mo 提高钢的淬透性,含量0.5%时,能降低回火脆性,有二次硬化作用。提高热强性和蠕变强度,含量2%~3%时,提高抗有机酸及还原性介质腐蚀能力
N 有不明显的固溶强化及提高淬透性的作用,提高蠕变强度,与钢中其它元素化合,有沉淀硬化作用,表面渗氮,提高硬度及耐磨性,增加抗蚀性,在低碳钢中,残余氮会导致时效脆性
Al 固溶强化作用很明显,提高钢的淬透性(溶于奥氏体时),增加回火稳定性,有二次硬化作用,提高钢的强度、冲击韧性,当含量高时(大于碳含量8倍),使钢具有良好的抗氧性能,并提高热强钢的高温性能(蠕变强度等)
Ni 提高塑性及韧性,(提高低温韧性更明显),改善耐蚀性能,与铬、钼联合使用,提高热强性,是热强钢及不锈耐酸钢的主要合金元素之一
P 固溶强化及冷作硬化作用很好,与铜联合使用,提高低合金高强度钢的耐大气腐蚀性能,但降低其冷冲压性能,与硫、锰联合使用,改善切削性,增加回火脆性及冷脆敏感性
Pb改善切削加工性
RE 包括镧系元素及钇和钪等17个元素,有脱气、脱硫和消除其他有害杂质作用,改善钢的铸态组织,0.2%的含量可提高抗氧化性、高温强度及蠕变强度,增加耐蚀性
S 改善切削性。产生热脆现象,恶化钢的质量,硫含量高,对焊接性产生不好影响
Si 常用的脱氧剂,有固熔强化作用,提高电阴率,降低磁滞损耗,改善磁导率,提高淬透性,抗回火性,对改善综合力学性能有利,提高弹性极限,增加自然条件下的耐蚀性。含量较高时,降低焊接性,且易导致冷脆。中碳钢和高碳钢易于在回火时产生石墨化
Ti 固溶强化作用强,但降低固溶体的韧性,固溶于奥氏体中提高钢的淬透性,但化合钛却降低钢的淬透性。改善固火稳定性,并有二次硬化作用,提高耐热钢的抗氧化性和热强性,如蠕变的持久强度,且改善钢的焊接性
V固溶于奥氏体中可提高钢的淬透性,但化合状态存在的钒,会降低钢的淬透性,增加钢的回火稳定性,并有很强的二次硬化作用,固溶于铁素体中有极强的固溶强化作用。细化晶粒以提高低温冲击韧性,碳化钒是最硬耐磨性最好的金属碳化物,明显提高工具钢的寿命,提高钢的蠕变和持久强度,钒、碳含量比超过5.7时,可大大提高钢抗高温高压氢腐蚀能力,但会稍微降低高温抗氧化性
Zr锆在钢中作用与铌、钛、钒相似,含量小时,有脱氧、净化和细化晶粒的作用,提高钢的低温韧性,消除时效现象,提高钢的冲压性能
 楼主| 发表于 2006-12-28 17:43:04 | 显示全部楼层 来自: 中国河北唐山
朋友们可能误解了,淬硬性与淬透性是有区别的。比如说,所有的材质都做成直径5mm长度100mm的圆棒,其硬度主要决定因素有哪些?还有哪些其它因素?
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