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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. ~9 y4 `( R% a% d% c
  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;" [) S7 ~0 z! q, t0 H3 {
  ②硅能显著地提高钢的弹性极限、屈服极限和屈强比;
! C, L( |* M7 c: b  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。  W5 R0 H: q9 m8 F; d
缺点:使钢的焊接性能恶化。
/ [; C$ A& ~4 C; l2)锰
2 O+ O2 a+ w8 W0 I' {) F. W  ①锰能提高钢的淬透性。: W% \9 Y5 X6 z' q; p3 B6 g
  ②锰对提高低碳和中碳珠光体钢的强度有显著的作用。
* a+ P! N4 s# N  ③锰对钢的高温瞬时强度有所提高。
+ e5 A' E# Q5 T3 C+ M缺点:. R5 V6 ~# s3 s( q9 o
  ①含锰较高时,有较明显的回火脆性现象;
4 }2 f$ j- B  ?/ o7 a9 i  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:+ a7 D& r9 j( |
  ③当锰的质量分数超过1%时,会使钢的焊接性能变坏,% U8 t5 ?0 S8 |* Z
  ④锰会使钢的耐锈蚀性能降低。; ^1 t+ q% ^/ h' G
3)铬在钢中的作用4 W9 A( N: ~7 P1 h$ Z
  ①铬可提高钢的强度和硬度。# D0 h" `* p, H* l: z
  ②铬可提高钢的高温机械性能。
2 i6 i* o7 _7 j( Q  ③使钢具有良好的抗腐蚀性和抗氧化性
8 ]- {. t7 O: q2 p- W9 x8 R  ④阻止石墨化
& k0 _7 V$ [- @- |* D* l  ⑤提高淬透性。4 Q( n2 |/ v( M
缺点:7 k& q& L/ ~# z/ ]  _. A/ b
  ①铬是显著提高钢的脆性转变温度
, [5 S- O2 h( ]4 q" P* J% R8 C( f  ②铬能促进钢的回火脆性。
2 @5 l6 U1 ~6 W7 h# o) r- w4)镍在钢中的作用8 {/ R. H# O9 C' l& Q
  ①可提高钢的强度而不显著降低其韧性;' ^" M0 |1 `2 J! T6 s
  ②镍可降低钢的脆性转变温度,即可提高钢的低温韧性;7 ^  z  w6 l4 Q1 ~& `/ w/ r* o/ \. V
  ③改善钢的加工性和可焊性;
$ O% @. p" M+ S6 }9 c$ v  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。- f5 |# H% Q# ^
5)钼在钢中的作用1 a4 P4 w* n* f+ y4 T
  ①钼对铁素体有固溶强化作用。# ]6 ~( d# U4 ]" t$ ~- P: r/ d
  ②提高钢热强性, u$ ]: \8 O# L0 B, r
  ③抗氢侵蚀的作用。
" I( i' g& c( }- ], i# k  ④提高钢的淬透性。7 ~: q2 t* B4 X! f1 F: A
缺点:
0 L6 z+ t( Z' i2 _  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。" r6 Z! \$ N% O3 C2 L" K8 ]* C1 R
6)钨在钢中的作用
0 R+ d1 q! O0 k" ]  ①提高强度
6 M3 D0 B" x( F  ②提高钢的高温强度。
' _# E, L/ F, x5 W  ③提高钢的抗氢性能。3 i6 z" s1 h$ S2 N
  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。% X# U, U1 a: K9 O7 d  N+ G
7)钒在钢中的作用! \% ?. g, K8 f% D5 h$ j6 [' K4 o
  ①热强性。- H3 u- N, {0 h: @/ D* U6 r2 V. ~
  ②钒能显著地改善普通低碳低合金钢的焊接性能。
- e2 _5 V2 k7 U5 [/ h8)钛在钢中的作用
3 C$ p) i" [! ?  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;
8 `. w) A& E$ c$ z7 O! {  W  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。
+ B3 p1 M$ I" p+ u; @2 S" S7 B9)铌在钢中的作用
0 E% ?# U5 S2 C, B: @, U0 I/ h  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。4 g8 X6 A% o. f) |4 O
  ②有极好的抗氢性能。
( V$ j+ Q) _2 R  ③铌能提高钢的热强性
- Q- A) `. e9 c: _9 s10)硼在钢中的作用   ;: E  H' r9 G6 l& i, w3 a# N/ {
  ①提高钢的淬透性。
6 Z  D* q- c, |/ i' p1 [/ J# q5 A  ②提高钢的高温强度。强化晶界的作用。% }% N1 a3 I( P6 y
11)铝在钢中的作用
9 c2 G% ]% t! ~" k7 N+ B6 q  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;
. Q2 A* |: X5 Q9 X* W: ^  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。! x) e; D9 O3 O( r9 F; M
  ③此外,铝还能提高对硫化氢和V2O5,的抗腐蚀性。! `9 I  C/ c- U$ C: W
缺点:' V1 N- g6 n# ?2 Y3 Z: B
  ①脱氧时如用铝量过多,将促进钢的石墨化倾向。
7 _5 e# M$ e% {5 [9 e  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, r  _% l2 c" ]6 n! A: g: B: I
5 g# X/ z  E1 A% y5 D

( U" N& k; W+ [第二节 主要合金元素对钢性能影响的在关说明8 Z: V3 Q; @! q+ f+ u

% k, [4 G" M' u; a. K3 j) F             表1-3-2 主要合金元素对钢性能影响的在关说明 ) b& Z  h  I. X2 @8 _3 l( v6 x
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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