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为什么很多零件要选择用合金钢

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为什么很多零件要选择用合金钢

发布日期:2016-06-01 11:50 来源:http://www.indu88.net 点击:

合金结构钢是在碳素结构钢的基础上适量加入一种或几种合金元素,其目的是提高钢的淬适性,通过热处理手段,提高零件的整体强度和韧性。然而感应加热淬火主要用于零件的表面淬火或零件局部表面淬火,淬火层多为1-3 mm ,中碳结构钢的淬透性和淬硬性能满足大多数表面淬火零件的要求。中型和重型汽车的半轴及转向节等零件,由于载荷较大,其淬火层要求一般在4 mm 以上,中碳结构钢的淬透性不保证这样深淬火层,而不得不使用中碳合金结构钢,常用钢种是40Cr 和4OMnB 。

在感应加热时,合金元素对奥氏体的形成、奥氏体晶粒大小及淬火后的组织有着重大的影响,主要表现在以下几个方面:

① 多数合金元素使钢的共析点向碳浓度较低的方向移动,从而改变了钢的原始组织状态;

② 合金元素改变了相变的开始温度;

③ 合金元素影响碳化物的稳定性;

④ 合金元素影响碳在铁中的扩散速度。

现将铬、锰、硼等元素的作用具体分析如下:

铬是形成碳化物的元素,它的存在能导致碳在铁中的扩散速度减小,其合金碳化物又比较稳定,会使相变过程变慢,因此铬能明显地提高相变温度,并使相变温度范围变得更宽。例如4OCr 钢在感应加热淬火时,其淬火温度是900-960℃ 。

锰是非碳化物形成元素,它与碳的亲合力略强于铁,锰的碳化物的稳定性与渗碳体相似,所以对碳的扩散速度影响很小。锰能降低Ac1点,故其加热温度在比碳钢的临界点稍低时,即可得到奥氏体,且不具有阻碍奥氏体晶粒长大的能力。基于上述理由,锰钢的淬火温度与含碳量相同的碳钢淬火加热温度相同或略低一些。例如,在相同的原始组织和相同的加热速度下,45Mn2 的淬火加热温度为860-920℃ ,而45 钢为880-920℃。

硼是我国富有的合金元素,微量的硼(0.0005%-0.005 %)加入钢中,就能比较显著地提高钢的淬透性,从而代替很多贵重的合金元素。推广硼钢的应用对于我国有着重要的经济意义。

感应热处理常用的硼钢有40MnB 、45MnB 等。微量的硼加入钢中,对钢的相变点没有明显影响,但它能使奥氏体晶粒具有长大倾向。有关资料表明,4oMnB 的临界点Ac1为730℃,Ac3为780℃,与40钢的临界点相近,所以它们的淬火加热温度也很相近。40MnB 的感应淬火加热温度多为560-900 ℃ 。

合金元素Ti、V、M。等,在钢中形成稳定的难溶解的碳化物。在感应加热时,由于加热速度快、没有保温时间,合金碳化物来不及溶解到奥氏体中,奥氏体是低碳的,在淬火冷却时,合金碳化物又成为转变的晶核,因此降低了钢的淬透性和淬硬性,提高淬火加热温度,或增加加热时间,能提高硬化层深度和淬火硬度,但又增加淬火裂纹倾向。因此,感应加热淬火的零件中,很少使用Ti、V、Mo的含金钢。


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