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金屬材料與熱處理(參考版)

2024-12-10 21:24本頁面
  

【正文】 。 (四)對回火穩(wěn)定性的影響 回火時對馬氏體分解和回火軟化的推遲作用,影響顯著合金有 V、 W、 Ti、 Cr、 Mo、Co、 Si影響不明顯的有 Al、 Mn、 Ni,要達到內(nèi) 一 回火硬度時 ,合金鋼的回火溫度比碳鋼高,時間比碳鋼長,內(nèi)應力小,α k 比碳鋼高。 Al 能增強細化晶粒度和降低殘 A,但對淬透性有何影響尚不知曉。其它合金增大 A 穩(wěn)定性,提高淬透性,另一方面又都降低 Ms 和 Mz。 004%的 B,就能使鋼的淬透性顯著增加。 B 的作用非常強烈,僅僅 0。 V、 Ti、 Nb 和部分 W,很難完全溶于 A。如未溶入只在 A 晶界(溫度低、時間短)將加快分解,使 C 曲線左移。如 Si、 Mn、 Ni、Mo、 W、 V、 B、 Ti、 Cr等。 二、合金元素對熱處理的影響 (一)對本質(zhì)晶粒度的影響 22 除 Mn外,幾乎所有合金元素都能細化 A晶粒,最強烈的是碳化物形成元素,從弱到強的排列順序是 Cr、 Mo、 V、 Ti、 Nb、 Zr 等,越容易缺電子的元素,細化能力越強,碳化物形成元素 Si、 Ni、 Co等影響較小,( Α Fe的右 側(cè))但 AI 特殊,它能強烈細化晶粒,往往加入少量 V、 Ti、 Nb 強碳化物元素或加入 AI 脫氧,或用 VTiAi 混合脫氧、細化作用更強,(鑄鋼件)合金中有 Mn 往往容易過熱,晶粒變大,加入強碳化物元素形成碳化 物很穩(wěn)定,高溫 穩(wěn) 定性,不易分解和溶入 A 晶粒,在 A 晶界阻礙 A 晶粒長大,如 20CrMnTi 中的 Ti,滲碳體在 930~950℃ 的高溫進行長時間加熱,而 Mn 又是促進 A 長大元素, Ti 的碳化物分布在晶界上阻止 A 長大,使晶粒細化,滲碳后不需正火可直接淬火。 在合金工具鋼中,碳化物呈顆粒狀均有分布在 M基體上,碳化物提高了硬度、耐磨性而脆性并沒有增加。 碳化物在高溫時能夠溶入 A,弱碳化物在較低溫度下就開始溶入 A,強碳化物溶入 A 的溫度高,如 :VC 只有在 950℃ 時才開始溶入 A, 碳化物本身一般都具有硬而脆的特性,強碳化物尤其嚴重,鋼中存在碳化物時能夠提高硬度,可 是 并 不 一定增加脆性,只有當有粗大、網(wǎng)狀或帶狀碳化物存在,在提高硬度的同時, ? k 會降低。 合金元素在鋼中,以原子固溶體狀態(tài)( A、 F、 M)引起晶格變形強化,主要發(fā)生在弱碳化元素 Mn、 Cr、 Mo、 W 外 圍 電子數(shù)量多,靠近碳的弱堿金屬。 鉬 Mo 增加淬透性和韌性 釩 V 細化晶粒,提高韌性、耐磨性和回火穩(wěn)定性 熱模具鋼 5CrMnMo 5CrNiMo 含碳 ~ ① 高強度,高韌性 , ② 400~ 600℃ 下強韌性 , ③ 抗熱疲勞龜裂現(xiàn)象 , ④ 大規(guī)模的淬透性 C. %左右,太 高 使 ak 和導熱性降低 Cr 提高淬透性, 并提高回火穩(wěn)定性,其碳化物提高耐磨性, 425℃ 以下有熱硬性, 21 鎳 Ni 提高淬透性( C 曲線右移),并顯著提高強度和韌性 錳 Mn 提高淬透性和強度 鉬 Mo 增加淬透性及回火穩(wěn)定性,細化晶粒,減少回火脆性,并提高熱硬性 特殊鋼 一、不銹鋼 ? 1CrB 含碳 ≤ ,淬火回火,回火索 氏 體 ? 2CrB 含碳 ~ ,淬火回火,回火索 氏 體 ? 3CrB 含碳 ~ ,淬火回火,馬氏體 ? 4CrB 含碳 ~ ,淬火回火,馬氏體 二、抗磨鋼 ZctMnB,等含碳 %,含錳 13% 1000~ 1100℃ ,碳化物能全部溶到 A 中,淬水冷卻,碳化物析不出,形成單 A, HB-180~ 220,沖擊下 HB450~ 550 耐磨,必須全部獲得全部 A 組織,才表現(xiàn)最良好的韌性和抗磨性,但必須是沖擊使用狀態(tài),表面硬化現(xiàn)象。 HRA87~ 91,熱硬性好可大于 1000℃ ,切削速比高速鋼提高 4~ 7 倍,壽命提高 5~ 80 倍。 W18Cr4V 的熱處理工藝見 P107,原理及方法略。 鉻:主要使 C 曲線右移,即提高淬透性,同時提高回火穩(wěn)定性。 ? 另一方面要有一定的碳量溶于奧氏體,淬火后形成富碳馬氏體,保證高硬度。 高速鋼: W18Cr4V、 W6Mo5Cr4V2 工作溫度 600℃ 無明顯變化。 加熱后在 170~ 180℃ 左右的硝鹽中等溫淬火,使其發(fā)生下貝 氏 體轉(zhuǎn)變,比用油淬得到更好的韌性,滿意的硬度 HRC60 以上,并可減少變形。 低合金工具鋼,合金元素總量不超過 3~ 5%,如 9SiCr。 (七)工具鋼 高硬度:只有工具的硬度大于被加工材料的硬度,才能進行切削,硬度一般都在HRC60 以上( 60~ 65),含 碳 量在 ~ %范圍; 高的耐磨性; 高的熱硬性,熱硬的高低與回火穩(wěn)定性有關(guān),保證刀刃溫度高達 600℃ 硬度不降低,經(jīng)常加入提高回火穩(wěn)定性的元素,如 V、 W、 Ti、 Cr、 Mo、 Si。 D10 或熱 成 形彈簧,淬火加中溫回火,獲回火屈 氏 體 T,中溫回火溫度 350~ 520℃ 淬火溫度一般不超過 900℃ ,防止過熱(錳)和脫碳( Si 有促進脫碳作用),表面噴丸強化,表層增加殘余壓應力,壽命提高 5~ 6 倍。 (五)彈簧鋼 含碳 ~ % 高的 б s/б b Si、 Mn 作為主合金,強化鐵素體, Si、 Mn 熱處理易于石墨化加入少量 W、 V、 Cr 碳化物形成元素來防止。 注意: 調(diào)質(zhì)回火后,要使得回火索 氏 體不允許有塊狀鐵素體出現(xiàn),否則會降低強度和韌性; 回火保溫后要注意二類回火脆性,可以用水冷或油冷,甚至再去應力回火,對于大截面 件內(nèi)部快速冷卻越過 500~ 650℃ 是困難的,普遍加入抑制二類回火脆性的合金元素,最有效的是 Mo 和 W, Mo 在鋼中的含量 ~ %; ~ %。微量的 B 能強烈的使 C 行曲線向右移動,從而顯著增加鋼的淬透性。 (四)調(diào)質(zhì)鋼 調(diào)質(zhì)鋼主要用于受力情況復雜的重要零部件,最為良好的機械性能,既強又韌,調(diào)質(zhì)鋼的含 碳 量一般在 ~ %之間,碳素調(diào)質(zhì)鋼的含 碳 量應控制在 %以下,而合金調(diào)質(zhì)鋼的含 碳 量 %以上。 如齒輪常用材料: 20 Cr MnTi(原 18 Cr MnTi),鍛造后 950~ 970℃ 正火,硬度為 HB170~210,加工性能良好, 930~ 940℃ 滲碳 68 小時,預冷 870~ 880℃ 時油淬后 160~ 200℃ 低溫回火, 23 小時,強度、韌性、塑性都有升高,表面硬度 HRC58~ 60,心部硬度 HRC35~45,表面得到回火馬氏 體,殘 A 和碳化物,心部為鐵素體 +Pt 低 碳 回火 M, б b≈ 100 公斤 /㎜ 2, ψ≈ 50, ak≈ 80公斤 Mo、 W、 Ti 所起的作用是形成穩(wěn)定的合金碳化物,阻礙 A 晶粒長大,并使鋼在淬火和低溫回火后表層和心部組織強化,特別是 增加表層的耐磨性,微量的 B 能強烈的增加合金滲碳鋼的淬透性。 低 碳 結(jié)構(gòu)鋼大多在正火狀態(tài)下使用,他們在正火狀態(tài)下的組 織應為鐵素體 +索 氏 體。 可焊性好, 0。一般規(guī)定要求在 40。 (二)普通低合金 結(jié)構(gòu) 鋼 是一種低 碳 結(jié)構(gòu)用鋼,含 碳 量小于 %,以 16Mn 應用最廣泛, б s=32~ 35公斤 /㎜ 2,Q345,較 A3的 24~ 26公斤 /㎜ 2高 30%, δ 20%。 若含硫、磷量較低( S≤ % P≤ %)的高級優(yōu)質(zhì)鋼,在鋼號后加“ A”或“高”。 d、軸承鋼: 含 碳 量在 ~ %之間,經(jīng)淬火加低溫回火使用的軸承件,主要有 GCrGCr1 GCr15SiMn、 GMnMoVRe、 GSiMnV、 GS
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