【正文】 淬透性 Co使 C曲線左移，降低鋼的淬透性，其它元素都使 C曲線右移，提高淬透性。 ? 馬氏體點 除 Si、 Al外，合金元素會 降低鋼的馬氏體點，在淬火到室溫時的殘余奧氏體增加。 ?對 C曲線的形狀 主要表現(xiàn)為 C曲線彎曲出現(xiàn)兩個鼻尖，珠光體轉(zhuǎn)變和貝氏體轉(zhuǎn)變各對應(yīng)一個，嚴重的造成這兩個轉(zhuǎn)變曲線分離，中間出現(xiàn)一亞穩(wěn)區(qū)，有的對其中某一種轉(zhuǎn)變有抑制作用，兩個鼻尖一前一后，而嚴重時，其中的某一轉(zhuǎn)變受抑制，而只能發(fā)生一種轉(zhuǎn)變，如出現(xiàn)貝氏體鋼。 對回火轉(zhuǎn)變的影響 1）提高了鋼的回火穩(wěn)定性 回火穩(wěn)定性表示鋼抵抗回火軟化的能力。許多合金元素可以減緩碳的擴散，推遲馬氏體分解，在高溫下碳化物的長大速度也被減緩。從而使回火過程中各個轉(zhuǎn)變速度減慢，或完成或達到同樣的回火效果需要更高的溫度。 2）產(chǎn)生二次硬化效果 一些含 W、 Mo、 V較高的鋼中，回火溫度升高到一定程度后，出現(xiàn)硬度上升，一般在 500－ 600℃ 中出現(xiàn)一硬度的高峰值，這種現(xiàn)象稱為“二次硬化”。 ①淬火后殘余奧氏體較多且十分穩(wěn)定，在回火時并未發(fā)生轉(zhuǎn)變，而內(nèi)應(yīng)力大大減??；②在 500－ 600℃ 下，馬氏體才出現(xiàn)分解，析出的高硬度的碳化物彌散細小，自身硬度高，同時強化了鐵素體的基體。 3) 出現(xiàn)第二類回火脆性 鋼在淬火后回火時，在一定的溫度范圍內(nèi)，韌性出現(xiàn)谷值，表現(xiàn)出明顯的脆化現(xiàn)象稱為回火脆性。 第一類回火脆性 在 250~400℃ 范圍內(nèi)回火后出現(xiàn)， 難以避免，因此碳鋼和合金鋼的回火不宜在這個溫度進行。 一般認為，低溫回火脆性是由于馬氏體分解時沿馬氏體條或片的界面析出斷續(xù)的薄殼狀碳化物所致。 部分合金鋼在 500650℃ 回火后緩冷時，也出現(xiàn)韌性下降，稱為 第二類回火脆性 ，通常認為是 部分合金元素如 Ni、Cr、 Mn或雜質(zhì) S、 P等在晶界處出現(xiàn)偏聚有關(guān) ， 只要在回火后采用較快的速度冷卻，如在水或油中冷卻，就可以避免第二類回火脆性的產(chǎn)生。 第三節(jié) 合金結(jié)構(gòu)鋼 低合金高強度鋼 結(jié)構(gòu)鋼主要用來制造工程構(gòu)件，是機械、交通、石化、建筑用金屬材料的主體，在構(gòu)件中主要是承受力的作用。 用途 ： 工程結(jié)構(gòu)件，如車輛、船舶、壓力容器、橋梁、建筑等。 性能要求： ① 高強度 ≥300MPa。 ② 高韌性 d＞ 20％ , ak≥24J (T≥ 40oC) , 安全、防止冷脆；③好的焊接性和冷變形性，有利成形。 成分特點： ①低碳， WC＜ %Wt，以保證足夠的韌性； ②以 Mn為主強化元素，一般含量在 － %，個別低碳的可到 %，不僅可提高強度，且價格較廉；③ 部分鋼中加入少量 Nb、 V強碳化物形成元素，防止熱軋加熱過程中晶粒長大，達到細化晶粒的效果；④針對特殊用途，可加入 Cu、 P，提高鋼的抗腐蝕能力。 熱處理： 一般不需專門熱處理，熱軋空冷后 (相當于正火 )直接使用。 組織為鐵素體加索氏體。 牌號同碳素結(jié)構(gòu)鋼 碳素工具鋼 （已講述） 鑄鋼 （自學） 滲碳鋼 用途： 工件表面承受強磨擦、磨損以及交變應(yīng)力，經(jīng)常承受高的載荷，特別是沖擊載荷。例如汽車、拖拉機、內(nèi)燃機中傳遞動力的齒輪。 性能要求 ： ①材料的主體或心部需要足夠的強度及優(yōu)良的韌性，以保持足夠的支撐能力，為此同時應(yīng)有良好的淬透性；②表面處理后，要有高的硬度，以提高其耐磨性和接觸疲勞抗力；③能適應(yīng)高溫滲碳工藝。 成分特點 ： ①低碳， － %C，為達到表面硬度，零件需要淬火，可以保證心部在表面淬火時形成板條馬氏體，依然有足夠塑性和韌性；②加入提高淬透性的合金元素，常用 Cr、 Mn、 Ni、 B為主強化元素；③加入少量強碳化物形成元素，如 Ti、 V、 Mo等，它們在鋼中形成大量較細的碳化物，使鋼在滲碳過程，即長時間的高溫下停留，阻止奧氏體的晶粒長大。 第四節(jié)：機器零件用鋼 熱處理： 鍛造毛坯 ―― 正火 ―― 機械加工 ―― 滲碳、淬火、低溫回火 ―― 精加工。其中關(guān)鍵熱處理工藝過程是滲碳。 常用的鋼號 ： ①低淬透性合金滲碳鋼 15Cr、 20Cr、 16Mn 20Mn2等，淬透性不算高，用于受力不大的耐磨零件，如滑塊、活塞銷等，滲碳層較薄，但滲碳后晶粒尺寸可能較大，需空冷，二次淬火。 ②中淬透性合金滲碳鋼 20CrMnTi、 12CrNi3A、 20CrMnMo、 20MnVB，這類鋼中合金元素總量較高 (≤4％ )，淬透性和韌性均較高，滲碳后一般預(yù)冷到870℃ 左右直接在油中淬火，用于變速箱齒輪、十字軸等零件。 ③高淬透性合金滲碳鋼 12Cr2Ni4A、 18Cr2Ni4W等，這類鋼中含有的合金元素總量更高 (≤％ )，淬透性很大，強韌性配合好，可承受重載，用于尺寸大的重要零件，如大馬力內(nèi)燃機的主動牽引齒輪，它們淬火到室溫往往殘余奧氏體量還很多，需要進行冷處理或其它專門方式的熱處理。 二、 滲碳鋼 第三節(jié) 合金結(jié)構(gòu)鋼 常用的鋼號 ： 調(diào)質(zhì)鋼 用途： 汽車、機床、內(nèi)燃機等的重要零件，如齒輪、軸、連桿、高強度螺栓。 性能要求： 良好的綜合力學性能，即高強度和高韌性的配合，以達到安全傳遞動力，特別是存在不平衡的沖擊載荷。 成分特點 ： ①中碳， － %C之間，韌性是強度和塑性的合理配合，碳含量低材料的強度不足，過高的碳因塑性低造成韌性下降；②加入提高淬透性的合金元素，常用 Cr、 Mn、 Ni、 B為主，是調(diào)質(zhì)鋼的主合金元素，保證材料的心部性能來提高材料整體性能；③部分鋼中加入 Mo，可以消除回火脆性的影響。 常用鋼號 低淬透性 4 40MnVB、 40Cr，用于直徑 30－ 40mm。 中淬透性 40CrMn、 40CrNi，用于直徑 40－ 60mm。 高淬透性 40CrMnSi、 40CrNiMo、 40CrMnMo等。 Mo消除高溫二次回火脆性的影響，用于直徑 60－ 100mm 。 硼鋼： B盡管含量僅 － ％，可以明顯提高鋼的淬透性，這是我國自己開發(fā)的硼鋼，在 50－ 60年代來節(jié)省鉻鎳元素，但硼鋼的質(zhì)量控制難度較大。 熱處理 主體材料進行調(diào)質(zhì)，即淬火后高溫回火。如 40Cr的典型熱處理工藝為 830－ 850℃ 加熱奧氏體化，油冷淬火，在 600℃ 回火 2小時，得到較高強度、高塑性、高韌性配合的回火索氏體。以后對局部要求高硬度、耐磨的部位可用局部淬火或表面淬火。 三、調(diào)質(zhì)鋼 第三節(jié) 合金結(jié)構(gòu)鋼 常用的鋼號 ： 彈簧鋼 用途： 用于制造彈簧，從小的轉(zhuǎn)簧到大的板簧。 性能要求 ①彈簧的受力在彈性極限范圍內(nèi)，為充分發(fā)揮材料的作用，材料要有高的彈性極限或屈強比，即 ss/sb值；②彈簧往往受交變應(yīng)力作用，要有較高的疲勞抗力；③足夠的韌性，防止沖擊脆斷，硬度適中，一般在 3950HRC。 成分特點： ①含碳量 %C之間，中偏高含碳量可提高屈服強度，若超過共析則韌性不足；②主合金元素 Si可有效提高鋼的比例極限， Si、 Mn的加入可提高淬透性， Si、 V的使用可提高回火穩(wěn)定性，讓彈簧用到較高的溫度；③加入少量 Cr、 V、 W、 Mo可克服因 Si、 Mn造成的鋼易脫碳、過熱的弱點。 熱處理 ① 熱成型彈簧 用于尺寸較大的彈簧，材料加熱到奧氏體進行成型，即成型后再熱處理。由于含碳量小于 ％，加熱到 Ac3以上淬火，合金鋼可以用油冷，再進行中溫 (450550℃ )回火，得到的組織為回火屈氏體，尺寸較大的還進行 噴丸 ，起到清理表面和表面加工硬化的目的。 ② 冷成型彈簧 大多是尺寸較小的鋼絲，為了能連續(xù)生產(chǎn)，采用鉛淬，鋼絲在冷拔一定的變形量后，穿過 900－ 950℃ 爐內(nèi)加熱，再通過 450550℃ 的鉛浴，直接得到屈氏體，最后經(jīng)過 230－ 400℃ 進行去應(yīng)力回火，屈服強度可保證在 1000MPa以上。 (以承受拉力為主的鋼絲繩因不以彈性考核，它的考核指標是斷裂強度，用料和熱處理與此不同，例如可用 T10鋼正火，進行大的冷拔。 )