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合金结构钢的淬火工艺

发布时间:2012-10-10 16:46:54
合金结构钢按用途可分为普低钢和机械制造用钢两类。普低钢又称低合金高强度钢,英文编写HSLA钢。这类钢是在碳素结构钢的基础上加入少量合金元素形成的,主要用于各种工程结构(如大型桥梁,压力容器及船舶等)的淬火工艺。 普通低合金构件用钢(普低钢) 成分特点
①低碳:由于韧性、淬火工艺、焊接性和冷成形性能的要求高,其碳质量分数不超过0. 20%。②主加元素:加入以Mn为主的少量合金元素,达到了提高力学性能的目的。锰资源丰富,且有显著的强化铁素体效果,还可降低钢的冷脆温度,使珠光体数量增加,进一步提高强度。③辅加元素:再加入少量的铌、钛或钒在热处理淬火工艺钢中形成细碳化物或碳氮化物,有利于获得细小的铁素体晶粒和提高钢的强度和韧性。
此外,加入少量铜(≤0.4%)和磷(0.1%左右)等,在热处理淬火工艺中可提高抗腐蚀性能。加入少量稀土元素,可以脱硫、去气,使钢材净化,改善韧性和工艺性能。 性能特征
 ①高强度:一般屈服强度在300MPa以上。②高韧性:要求延伸率为is%~20%,室温冲击韧性大于600-800kj/m2。对于大型焊接构件,还要求有较高的断裂韧性。③良好的焊接性能和淬火工艺冷成型性能。④低的冷脆转变温度。⑤良好的耐蚀性。
用途:我国列入冶金部标准的普低钢,按屈服强度高低分为300MPa级、350MPa级、400MPa级、450MPa级、500MPa级和650MPa级,具有代表性的钢种及牌号性能。这类钢是为了适应大型工程结构以减轻结构重量,淬火工艺提高可靠性及节约材料的需要而发展起来的,主要用于制造大型桥梁、船舶、压力容器、输油输气管道、大型钢结构等。普低钢一般在热轧空冷状态下使用,不需要进行专门的热处理淬火工艺。使用状态下的显微组织一般为铁素体十索氏体。 合金渗碳钢 成分特点
 ①低碳:碳质量分数一般为0.10%-0.25%,使零件心部有足够的塑性和韧性。②主加元素:常加入提高淬透性的合金元素Cr、Ni、Mn、B等。主要加入少量强碳化物形成元素Ti、V、W、Mo等,形成稳定的合金碳化物,阻碍奥氏体晶粒长大。
主要钢种
 常用的渗碳钢钢号、热处理淬火工艺、力学性能及用途如下:
20Cr:低淬透性合金渗碳钢,淬透性较低,心部强度较低;20CrMnTi:中淬透性合金渗碳钢,淬透性较高、过热敏感性较小,渗碳过渡层比较均匀,具有良好的力学性能和淬火工艺性能;18Cr2Ni4WA和20Cr2Ni4A:高淬透性合金渗碳钢,含有较多的Cr、Ni等元素,淬透性很高,且具有很好的韧性和低温冲击韧性。
热处理淬火工艺:一般都是渗碳后直接使用淬火剂进行淬火,再低温回火。 组织性能
 例如某型号汽车20CrMnTi变速箱齿轮的加工工艺路线为:下料一锻造一正火一加正火作为预备热处理淬火工艺其目的是改善锻造组织,调整硬度(170r-210HBS)便于机加工,正尺后的组织为索氏体十铁素体。最终热处理为渗碳后预冷到8 7 5℃直接淬火+低温回火。
最终热处理淬火工艺后其组织由表面往心部依次为回火马氏体十颗粒状碳化物十残余奥氏本一回火马氏体十残余奥氏体一……而心部的组织分为两种情况,在淬透时为低碳马氏体十铁素体,硬度为40-48HRC;未淬透时为索氏体十铁素体,硬度为25-40HRC。 20CrMnTi钢经上述处理后可获得高耐磨性渗层,表面硬度为60-62HRC,心部有较高的强度和良好的韧性,适宜制造承受高速中载并且抗冲击和耐磨损的零件。 用途
 经过淬火工艺处理的工件主要用于制造在工作中遭受强烈的摩擦磨损,同时又承受较大的交变载荷,特别是冲击载荷的零件,如汽车、拖拉机中的变速齿轮,内燃机上的凸轮轴、活塞销等机器零件。
本文参考《金属工艺基础与实践》一书。 相关链接 第二十届广州国际热处理展览会

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