合金元素在45号钢淬火硬度中的作用

发布时间:2012-9-20 16:03:48
碳钢不能完全满足科学技术和工业的发展要求。为了提高钢的性能,在铁碳合金中特意加入合金元素,所获得的钢种称为合金钢。一般按与碳亲和力的大小,可将合金元素分为碳化物形成元素与非碳化物形成元素两大类。常用的合金元素有以下几种:非碳化物形成元素:Ni、Co、Cu、Si、Al、N、B;它们不和碳形成碳化物,而溶于铁素体和奥氏体中,形成合金铁素体和合金奥氏体。碳化物形成元素:Mn、Cr、Mo、W、V、Ti、Nb、Zr。 合金元素对45号钢淬火硬度的组织和性能产生很大影响,在45号钢中的作用,也是非常复杂的,下面仅简述其几个方面最基本的作用。 (1)合金元素对基本相的影响 ①溶于铁素体:除铅外,大多数合金元素都能溶于铁素体,形成合金铁素体。由于合金元素与铁的晶格类型和原子半径不同而造成铁素体的晶格畸变,另外合金元素易分布于位错线附近,对位错线的移动起牵制作用,降低位错的易动性,从而提高塑变抗力,产生固溶强化,使铁索体的强度、硬度提高,而塑性和韧性下降。 ②形成合金碳化物:碳化物是45号钢淬火硬度中的重要相之一,碳化物的类型、数量、大小、形状及分布对钢的性能有很重要的影响。合金渗碳体是渗碳体中一部分铁被碳化物形成元素置换后所得到的产物,其晶体结构与渗碳体相同,但比渗碳体略稳定,硬度也略高。 当45号钢淬火硬度中合金元素含量超过一定限度时,可以生成一些碳钢中没有的新相,其中最重要的是由强碳化物形成元素生成的合金碳化物,与碳亲和力强的钒、铌、锆和钛等几乎都是形成特殊碳化物。合金碳化物比合金渗碳体的稳定性更高,熔点和硬度也更高。合金碳化物加热时很难溶于奥氏体中,回火时加热到较高温度才能从奥氏体中析出并聚集出45号钢淬火硬度,长大也较慢。 综上所述,合金元素在45号钢中可以两种形式存在:一种是溶解于碳钢原有的相中,另一种是形成某些碳钢中所没有的新相。 (2)合金元素对铁碳相图的影响 ①扩大奥氏体区:扩大奥氏体区域的元素有镍、锰、碳、氮等,这些元素温度降低,使45号钢淬火硬度向左下方移动,从而使奥氏体区域扩大。若镍或锰的含量较多时,可使钢在室温下以奥氏体单相存在而成为一种奥氏体钢。 由于45号钢淬火温度降低,就直接地影响热处理加热的温度,所以锰钢、镍钢的淬火温度低于碳钢,同时由于左移,使共析成分降低,与同样含碳量的亚共析钢相比,组织中的珠光体数量增加,而使45号钢得到强化。由于45号钢淬火硬度的左移,又会使发生共晶转变的含碳量降低,在含碳量较低时,使钢具有莱氏体组织。 ②缩小奥氏体区:缩小奥氏体区的元素有铬、钼、硅、钨等,使A.和A。温度升高,使S点、E点向左上方移动,从而使奥氏体区域缩小。当加入的元素超过一定含量后,别奥氏体可能完全消失,此时,45号钢在热处理淬火液的作用下,包括室温在内的广大温度范围内获得单相铁素体,通常称之为铁素体钢。如含17%~28%Cr的Cr17、Cr25、Cr28不锈钢就是铁素体不锈钢。由于Ai和A;温度升高了,这类钢的淬火温度也相应地提高了。 本文参考《金属工艺基础与实践》一书。
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