產品介紹
合金結構(gòu)鋼(structural alloy steel),用作機械零件和各種工程構件(jiàn)並含有一種或數種一定量的合金(jīn)元素的鋼。
這類鋼,由於具有(yǒu)合(hé)適的淬透性,經適宜的金屬熱處理後,顯微組(zǔ)織為均勻的索氏體、貝氏體或極細的珠光體,因而具(jù)有較高(gāo)的抗拉強度和(hé)屈強比(一般(bān)在0.85左右),較高的韌性和疲勞強度(dù),和較低的韌性(xìng)-脆性轉變溫度(dù),可用於製造截麵尺寸較大的機器零件。
合金元素作用
有三個方麵:①增大鋼的淬透性。淬透性是指鋼淬火時,從表層(céng)起淬成馬氏體層的深度,是取得(dé)良好綜合(hé)性(xìng)能(néng)的主(zhǔ)要參數。除Co外,幾乎所有合金元素如 Mn、Mo、Cr、Ni、Si和C、N、B等都能提高鋼的淬透性,其中 Mn、Mo、Cr、B的作用(yòng)最強,其次是Ni、Si、Cu。而強碳化物形成元(yuán)素如 V、Ti、Nb等,隻(zhī)有溶於奧氏(shì)體中時才能增大鋼的淬透(tòu)性。②影響鋼的回火過程。由於合金元(yuán)素在回火時(shí)能阻礙鋼中各種原子的擴散,因(yīn)而在同樣溫度(dù)下和碳素鋼(gāng)相(xiàng)比,一般均(jun1)起到(dào)延遲馬氏體的分解(jiě)和碳(tàn)化物的聚集長大作用,從而提高鋼的回火穩定(dìng)性,即提高鋼的抗回火軟化能力,V、W、Ti、Cr、Mo、Si的作用比(bǐ)較顯著,Al、Mn、Ni的作用不明(míng)顯。含有較高含量的碳化物形(xíng)成元素如V、W、Mo等(děng)的鋼,在500~600℃回火時,析出細小彌散的特(tè)殊碳化物質(zhì)點如V4C3、Mo2C、W2C等,代替部分較粗大的合金滲碳體,使鋼的強度不再下降反而升高,即出現二次硬化(見回火)。Mo對鋼的回火脆性有阻止或減弱的作用。③影響鋼的強化和韌化(huà)。Ni以固溶(róng)強化方(fāng)式(shì)強化鐵素體;Mo、V、Nb等碳化物形(xíng)成元素,既(jì)以彌(mí)散硬化(huà)方式又以固溶強化方式提高(gāo)鋼的屈服強度;碳的強化作用最顯著。此外,加入這些合(hé)金元素,一般都細(xì)化(huà)奧氏體晶粒(lì),增加晶界(jiè)的強化作用。影響鋼的韌性因素比較複雜,Ni改善鋼的韌性(xìng);Mn易使奧氏體晶粒粗化,對回火脆性敏感(gǎn);降低P、S含量,提(tí)高(gāo)鋼的純淨度,對改善鋼的韌性有重要(yào)作用(見金屬的強化)。
分類
合金(jīn)結構鋼一般分為調質結構鋼和表麵硬化(huà)結構鋼。
①調質結構(gòu)鋼 這類鋼的含碳量(liàng)一般約為0.25%~0.55%,對於既定截麵尺寸的結構件,在調質處理(lǐ)(淬火(huǒ)加回火)時(shí),如果沿截麵淬透,則力學性能良好,如果淬不透,顯微組織中出現有自由鐵素體,則韌性下降。對(duì)具(jù)有回火脆性(xìng)傾向的鋼如錳鋼、鉻(gè)鋼、鎳鉻鋼等,回火後應(yīng)快冷。這類鋼的淬火(huǒ)臨界直徑,隨晶粒度和合金元素含量的增加(jiā)而增大,例如,40Cr和35SiMn鋼約(yuē)為30~40mm,而40CrNiMo和30CrNi2MoV鋼則約為 60~100mm,常用於製造承(chéng)受較大載荷的軸、連杆等結(jié)構件。
②表麵硬化結構鋼 用以(yǐ)製造(zào)表層堅硬耐磨而心部柔韌的零部件,如(rú)齒輪、軸等(děng)。為使零件心部韌性(xìng)高,鋼中含碳量應低,一般在0.12~0.25%,同時還有適量的合金元素,以保證適宜的淬透性(xìng)。氮化鋼還需加入易形成氮化物的合金元素(如Al、Cr、Mo等)。滲碳或碳氮共滲鋼,經(jīng)850~950℃滲(shèn)碳或碳氮共滲後(hòu),淬火並在低溫回火(約(yuē)200℃)狀態下使用。氮化(huà)鋼(gāng)經氮化處理(lǐ)(480~580℃),直接使用,不再經淬火與回火處理。
生產工藝
根據鋼(gāng)種和鋼的質量要求,合金結構鋼的冶煉,可采用氧氣頂吹轉爐、平爐、電弧(hú)爐;或再加電渣重熔、真(zhēn)空除氣。鑄錠可采用連鑄或模鑄。鋼錠應(yīng)緩慢冷卻或熱送鍛造、軋製。鋼錠加(jiā)熱時,應力求溫度均勻並有足夠的保(bǎo)溫時間,以改善偏析缺陷和避免鍛、軋時變形不均勻;鍛、軋後的鋼材,尺寸小的、特別是含碳(tàn)0.2%左右的滲碳鋼,在600℃以上時應快速冷卻(què),以免加重帶狀組織;截麵較(jiào)大的鍛件(jiàn),應采取措施消除內(nèi)應力和白點。調質(zhì)鋼應盡可能淬火成馬(mǎ)氏體組織,然後回火成索氏體組織;滲碳(tàn)鋼在滲碳過程中,滲(shèn)層濃度梯度不(bú)宜過大,以免在滲層(céng)晶界(jiè)上出現連續網狀碳化物;氮化鋼必需先(xiān)經熱處理得到所需的性能,再經最後(hòu)精加工才能進行氮(dàn)化(huà)。氮化處理後除將脆薄的“白層”研磨除去外,不再加工。
其(qí)他信息
可分為普通合(hé)金結構鋼和(hé)特(tè)殊用途合金結構鋼。前(qián)者包括低合金高(gāo)強度鋼、低(dī)溫用(yòng)鋼、超高強度鋼、滲碳鋼(gāng)、調質鋼和非調質鋼;後者包括彈簧鋼、滾珠軸承鋼、易切削鋼、冷衝壓鋼等。
要求具有較高的屈服強度、抗拉強度和疲(pí)勞強度,還有足夠的塑性和韌性。
一般采用電弧爐和氧氣頂吹轉爐冶(yě)煉,要求高的采用爐外精煉、電渣重熔(róng)或真空處理、真空感(gǎn)應爐冶煉或雙(shuāng)真空冶煉、合適的熱處理。
這類鋼的合金元素(sù)含量都相當高,主要有耐蝕鋼、耐熱鋼、耐磨(mó)鋼(gāng)、磁鋼以及具有其他特殊物理和化學性能的特殊鋼。
合金結構鋼廣(guǎng)泛用於船舶、車輛、飛機、導彈、兵器、鐵路、橋梁(liáng)、壓力(lì)容器、機床等結構上。
合金(jīn)結構鋼比碳素鋼有更好的(de)力學性(xìng)能(néng),特別是熱處理性能優良。
其牌號通(tōng)常是(shì)以“數字+元素符號+數字”的方法來表示。牌(pái)號中起首的(de)兩(liǎng)位數字表示鋼的平均含碳量的萬分數,元素符(fú)號及(jí)其後的數字表示所(suǒ)含合金元素及其平均含量的百分數。
若合金元素含量小(xiǎo)於1.5%,則不標其含量。
高級(jí)優質鋼在牌號尾部增加(jiā)符號“A”例如,16Mn、20Cr、40Mn2、30CrMnSi、38CrMoAlA等。
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