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鋼材中除主要化學成分Fe鐵以外,還含有少量的碳(C)、硅(Si)、錳(Mn)、磷(P)、硫(S)、氧(0)、氮(N)、鈦(Ti)、釩(V)等元素,這些元素雖含量很少,但對鋼材性能的影響很大。碳是決定鋼材性能的重要元素,它影響到鋼材的強度、塑性、韌性等機械力學性能。當鋼中含碳量在0.8%以下時,隨著含碳量的增加,鋼的強度和硬度提高,塑性和韌性下降;但當含碳量大于1.0%時,隨含碳量增加,鋼的強度反而下降。一般工程用碳素鋼均為低碳鋼,即含碳小于0.25%,工程用低合金鋼含碳小于0.52%。鋼中有益元素有錳、硅、釩、鈦等,控制摻入量可冶煉成低合金鋼。鋼中主要的有害元素有硫、磷及氧,要特別注意控制其含量。磷是鋼中很有害的元素之一,主要溶于鐵素體起強化作用。磷含量增加,鋼材的強度、硬度提高,塑性和韌性顯著下降。特別是溫度愈低,對塑性和韌性的影響愈大,從而顯著加大鋼材的冷脆性。磷也使鋼材可焊性顯著降低,但磷可提高鋼的耐磨性和耐蝕性。硫也是很有害的元素,呈非金屬硫化物夾雜物存在于鋼中,降低鋼材的各種機械性能。由于硫化物熔點低,使鋼材在熱加工過程中造成晶粒的分離,引起鋼材斷裂,形成熱脆現象稱為熱脆性。硫使鋼的可焊性、沖擊韌性、耐疲勞性和抗腐蝕性等均降低。氧是鋼中有害元素,主要存在于非金屬夾雜物中,少量熔于鐵素體內。非金屬夾雜物降低鋼的機械性能,特別是韌性。氧有促進時效傾向的作用。氧化物所造成的低熔點亦使鋼的可焊性變差。
淬硬性是指鋼在正常淬火條件下,所能達到的高硬度。是鋼的一種工藝性能。奧氏體中固溶的碳越多,淬硬性就越高。與合金元素沒有多大關系。而淬透性與合金元素就有很大的關系。淬硬性高的鋼,其淬透性不一定高。2、淬透性在生產中的應用對承受動載荷的一些重要零件要選用能全部淬透的鋼;如發動機連桿、彈簧等;當零件表里性能可以不一致時(不要求淬透),選用淬透性適宜的鋼即可。如齒輪;焊接件不可選用淬透性高的鋼,否則就容易在焊縫附近出現淬火組織,造成變形和裂紋;對于淬透性好的鋼,可以采用冷卻速度緩慢的淬火介質。這對于復雜工件十分有利。 [3]3、熱處理(Heat Treatment) - 是利用加熱和冷卻以改變金屬物理性質的方法。熱處理能改善鋼的顯結構,使達到所需的物理要求。韌性,硬度 和耐磨性 是通過熱處理而獲得的特性中的幾種。要獲得這些特性,需使用熱處理中的淬硬<又稱淬火>,回火,退火<又稱朡化>和表面淬硬等操作。不銹鋼產品
1)、淬硬(Hardening,又稱淬火) - 是將金屬均勻地加熱至適當溫度,然后迅速浸入水或油中急冷,或在空氣中或冷凍區中冷卻,使金屬獲得所需要的硬度。2)、回火(Tempering) - 鋼件淬硬后會變脆,同時由淬火急冷而引致的應力,可使鋼件受到輕擊而斷裂。要脆性,可用回火處理法。回火就是將鋼件重新加熱至適當的溫度或顏色,然后予以急冷。回火雖然使鋼的硬度略為減少,但可增加鋼的韌性而降低其脆性
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奧氏體的形成奧氏體化——若溫度高于相變溫度鋼,在加熱和保溫階段,將發生室溫下的組織向A的轉變,稱為奧氏體化。
奧氏體形成的四個步驟:1)奧氏體晶核的形成; A晶核通常在珠光體中F和Fe3C相界處產生;2)奧氏體晶核長大;(3)殘余滲碳體的溶解;(4)奧氏體的均勻化共析鋼——加熱到Ac1點相變溫度;亞共析鋼——加熱到Ac3點相變溫度以上;過共析鋼——理論上應加熱到Accm以上,但實際上低于Accm。因為加熱到Accm以上,滲碳體會全部溶解,奧氏體晶粒也會迅速長大,組織粗化,脆性增加。加熱和冷卻時相圖上臨界點位置,如圖所示:
奧氏體晶粒度和奧氏體晶粒長大及其影響因素1、奧氏體晶粒度1)起始晶粒度——室溫下各種原始組織剛剛轉變為奧氏體時的晶粒度。
2)實際晶粒度——鋼在具體的熱處理或加熱條件下實際獲得的奧氏體晶粒度的大小。分為10級,1級粗(鍛造常溫調質晶粒度一般要求5-8級,鍛造余熱調質晶粒度一般要求大于等于2級)。3)本質晶粒度——表示奧氏體晶粒長大的傾向性。不表示晶粒的大小。本質粗晶粒鋼:奧氏體晶粒度隨著加熱溫度的升高不斷地迅速長大。 (如圖6-3) 圖6-3本質細晶粒鋼:奧氏體晶粒度只有加熱到較高溫度才顯著長大。2、奧氏體晶粒長大及影響因素
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