合金元素在45號鋼淬火硬度中的作用

發(fā)布時(shí)間：2012-9-20 16:03:48

碳鋼不能完全滿足科學(xué)技術(shù)和工業(yè)的發(fā)展要求。為了提高鋼的性能，在鐵碳合金中特意加入合金元素，所獲得的鋼種稱為合金鋼。一般按與碳親和力的大小，可將合金元素分為碳化物形成元素與非碳化物形成元素兩大類。常用的合金元素有以下幾種：非碳化物形成元素：Ni、Co、Cu、Si、Al、N、B；它們不和碳形成碳化物，而溶于鐵素體和奧氏體中，形成合金鐵素體和合金奧氏體。碳化物形成元素：Mn、Cr、Mo、W、V、Ti、Nb、Zr。合金元素對45號鋼淬火硬度的組織和性能產(chǎn)生很大影響，在45號鋼中的作用，也是非常復(fù)雜的，下面僅簡述其幾個(gè)方面最基本的作用。（1）合金元素對基本相的影響 ①溶于鐵素體：除鉛外，大多數(shù)合金元素都能溶于鐵素體，形成合金鐵素體。由于合金元素與鐵的晶格類型和原子半徑不同而造成鐵素體的晶格畸變，另外合金元素易分布于位錯(cuò)線附近，對位錯(cuò)線的移動起牽制作用，降低位錯(cuò)的易動性，從而提高塑變抗力，產(chǎn)生固溶強(qiáng)化，使鐵索體的強(qiáng)度、硬度提高，而塑性和韌性下降。 ②形成合金碳化物：碳化物是45號鋼淬火硬度中的重要相之一，碳化物的類型、數(shù)量、大小、形狀及分布對鋼的性能有很重要的影響。合金滲碳體是滲碳體中一部分鐵被碳化物形成元素置換后所得到的產(chǎn)物，其晶體結(jié)構(gòu)與滲碳體相同，但比滲碳體略穩(wěn)定，硬度也略高。當(dāng)45號鋼淬火硬度中合金元素含量超過一定限度時(shí)，可以生成一些碳鋼中沒有的新相，其中最重要的是由強(qiáng)碳化物形成元素生成的合金碳化物，與碳親和力強(qiáng)的釩、鈮、鋯和鈦等幾乎都是形成特殊碳化物。合金碳化物比合金滲碳體的穩(wěn)定性更高，熔點(diǎn)和硬度也更高。合金碳化物加熱時(shí)很難溶于奧氏體中，回火時(shí)加熱到較高溫度才能從奧氏體中析出并聚集出45號鋼淬火硬度，長大也較慢。綜上所述，合金元素在45號鋼中可以兩種形式存在：一種是溶解于碳鋼原有的相中，另一種是形成某些碳鋼中所沒有的新相。（2）合金元素對鐵碳相圖的影響 ①擴(kuò)大奧氏體區(qū)：擴(kuò)大奧氏體區(qū)域的元素有鎳、錳、碳、氮等，這些元素溫度降低，使45號鋼淬火硬度向左下方移動，從而使奧氏體區(qū)域擴(kuò)大。若鎳或錳的含量較多時(shí)，可使鋼在室溫下以奧氏體單相存在而成為一種奧氏體鋼。由于45號鋼淬火溫度降低，就直接地影響熱處理加熱的溫度，所以錳鋼、鎳鋼的淬火溫度低于碳鋼，同時(shí)由于左移，使共析成分降低，與同樣含碳量的亞共析鋼相比，組織中的珠光體數(shù)量增加，而使45號鋼得到強(qiáng)化。由于45號鋼淬火硬度的左移，又會使發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變的含碳量降低，在含碳量較低時(shí)，使鋼具有萊氏體組織。 ②縮小奧氏體區(qū)：縮小奧氏體區(qū)的元素有鉻、鉬、硅、鎢等，使A．和A。溫度升高，使S點(diǎn)、E點(diǎn)向左上方移動，從而使奧氏體區(qū)域縮小。當(dāng)加入的元素超過一定含量后，別奧氏體可能完全消失，此時(shí)，45號鋼在熱處理淬火液的作用下，包括室溫在內(nèi)的廣大溫度范圍內(nèi)獲得單相鐵素體，通常稱之為鐵素體鋼。如含17%～28%Cr的Cr17、Cr25、Cr28不銹鋼就是鐵素體不銹鋼。由于Ai和A；溫度升高了，這類鋼的淬火溫度也相應(yīng)地提高了。本文參考《金屬工藝基礎(chǔ)與實(shí)踐》一書。

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