合金元素对钢的热处理淬火的影响
发布时间:2012-09-25 11:42:17
合金钢的种类
合金钢的分类方法很多，但最常用的是下面两种分类方法：
（1）按用途分类
合金结构钢：用于制造机械零件和工程结构的钢；
合金工具钢：用于制造各种加工工具的钢；
特殊性能钢：具有某种特殊物理、化学性能的钢，如不锈钢、耐热钢、耐磨钢等。
（2）按所含合金元素总含量分类
低合金钢：合金元素总含量＜5%；
中合金钢：合金元素总含量5%-10%；
高合金钢：合金元素总含量＞10%。
合金元素对钢的热处理的影响
合金元素对钢的热处理淬火的影响主要表现在对加热、冷却和回火过程中的相变等方面。
①阻碍奥氏体的晶粒长大：几乎所有的合金元素（除锰以外）都能减缓钢的奥氏体化过程、阻止奥氏体晶粒的长大，尤其是碳化物形成元素钛、钒、钼、钨、铌、锆等。在元素周期表中，这些元素都位于铁的左侧，越远离铁，越易形成比铁的碳化物更稳定的碳化物，如TiC、VC、MoC等，这些碳化物在加热时很难溶解，能强烈地阻碍奥氏体晶粒的长大。因此，合金钢在淬火时，应相应地提高加热温度或延长保温时间，才能保证奥氏体化过程的充分进行，并且与相应的碳钢相比，在同样加热条件下，合金钢的组织较细，机械性能更高。
②提高淬透性：大多数合金元素（除钴以外）当它们溶解于奥氏体中以后，都能提高过冷奥氏体的稳定性，使C曲线位置右移，临界冷却速度减小，从而提高钢的淬透性。合金元素对钢的淬透性的影响，由强到弱可以排列成下列次序：钼、锰、钨、铬、镍、钒，也能明显提高淬透性。所以对于合金钢就可以采用冷却能力较低的淬火剂淬火，如采用油淬，以减小零件的淬火变形和开裂倾向。
此外，多数合金元素（除钴、铝）溶入奥氏体后，使马氏体转变温度M。和M点下降，热处理淬火后钢中残余奥氏体含量增加。
③提高回火稳定性：合金元素在回火过程中，由于合金元素的阻碍作用，推迟了马氏体的分解和残余奥氏体的转变，提离了铁素体的再结晶温度，使碳化物不易聚集长大，而保持较大的弥散度。
因此，提高了钢对回火软化的抗力，即提高了钢的回火稳定性。和碳素钢相比，在相同的回火温度下，合金钢比同样含碳量的碳素钢具有更高的硬度和强度，对工具钢和耐热钢尤为重要在达到相同强度的条件下，合金钢可以在更高的温度下回火，以充分消除内应力，而使韧性更好，这对结构钢尤为重要。
除此之外，一些碳化物形成元素如铬、钨、钼、钒等，在回火过程中又析出了新的更细的特殊碳化物，发挥了第二相的弥散强化作用，使硬度又进一步提高。这种二次硬化现象在合金工具钢中是很有价值的；而含铬、镍、锰、硅等元素的合金结构钢，在450-600℃范围内长期保温或回火后缓冷均出现高温回火脆性，应在回火后采用快冷。
本文参考《金属工艺基础与实践》一书。
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