可淬硬的碳鋼和合金鋼
對(duì)碳鋼重新估價(jià)的理由:
1、可淬硬性 雖然不如合金鋼好,但能但能適用于許多零件。而對(duì)某些零件,淺層淬火實(shí)際上有利,因可使淬火裂紋最小;
2、用感應(yīng)淬火、火焰淬火等熱處理方法改善性能,可使碳鋼獲得較早先所能得到的更好的性能;
3、許多新成分被假如碳鋼中,允許作更細(xì)致的選擇。
在10xx系列碳鋼中,加入硼可以增加其淬透性并改善其冷墩性能。
高強(qiáng)度低合金鋼(HSLA)材料,與其說用來提供成分組成范圍,還不如說一般用來提供機(jī)械性能的要求。這些鋼通常并不打算由用戶進(jìn)行調(diào)質(zhì)。
合金鋼一般在未經(jīng)適當(dāng)?shù)臒崽幚頃r(shí)是不用的。合金鋼中產(chǎn)量最大的是那些含碳量約為0.25-0.55%的類型。如果合金鋼打算用于滲碳零件,標(biāo)稱含碳量通常不超過0.20%。在這些鋼中通常加入錳、硅、鎳、鉻、鉬、釩及硼的不同組合和含量,以增強(qiáng)其調(diào)質(zhì)后的性能。
合金鋼調(diào)質(zhì)后產(chǎn)生的顯微結(jié)構(gòu)(回火馬氏體和貝氏體)的特點(diǎn)由良好的韌性,或者說在給定的強(qiáng)度水平上無斷裂變形的能力來表征。由熱處理方法獲得有利的顯微結(jié)構(gòu)的基本現(xiàn)象對(duì)普通碳鋼同樣是可能的,但主要用于薄的截面。因此鋼中合金元素的最重要的影響在于較大的截面中,誘發(fā)生成馬氏體或貝氏體并兼有優(yōu)良的性能。這些結(jié)構(gòu)的硬度或強(qiáng)度水平與其說是由于其中的合金元素的作用,還不如說是由于轉(zhuǎn)變產(chǎn)物中含碳量的作用。
溶于奧氏體中的合金元素的一般影響是在亞臨界溫度下減慢奧氏體轉(zhuǎn)變的速率。因?yàn)樵谶@些鋼中所希望的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物(馬氏體和下貝氏體)產(chǎn)生于低溫時(shí),這種減慢了的轉(zhuǎn)變速率是必要的。同時(shí)工件能被更慢地冷卻,或者較大的工件能在給定的介質(zhì)內(nèi)淬火,而不產(chǎn)生奧氏體向不希望的高溫產(chǎn)物(珠光體或上貝氏體)轉(zhuǎn)變。這一功能----減慢轉(zhuǎn)變速率從而促進(jìn)最終向馬氏體和下貝氏體轉(zhuǎn)變----即為如所知的可淬透性,這是可淬硬鋼中合金元素最重要的影響,由于改進(jìn)了淬硬性,這些合金元素大大擴(kuò)大了增進(jìn)大截面性能的潛力。而大截面在許多應(yīng)用中是需要的。
有許多曲線(熱處理升溫與保溫時(shí)間、溫度)用來說明,不管成分如何,相同硬度的回火鋼具有大致相同的抗拉強(qiáng)度這一原理。
熱處理后鋼的最大硬度(淬硬后的)主要取決于含碳量。合金元素對(duì)碳鋼所能發(fā)揮的最大硬度影響不大,但它們卻深深地影響特定尺寸的和形狀的部分上這一最大硬度所能所能達(dá)到的深度。因此對(duì)于特殊的應(yīng)用,要作的第一個(gè)決定是達(dá)到所需硬度,需要多高含碳量。其次必須決定合適的合金元素含量,它在所涉及的截面尺寸內(nèi)給出合適的淬火特性。這不應(yīng)當(dāng)被理解為回火馬氏體綱,不管成分如何,在每個(gè)方面都是相似的,因?yàn)楹辖鹪睾坑绊懼邷貜?qiáng)度下強(qiáng)度的保持能力、耐磨性及耐蝕能力的差別,甚至在一定程度上影響韌性。然而這些相似性足以顯示許可從硬度合理地精確預(yù)測機(jī)械性能,而不是從成分預(yù)測機(jī)械性能。因而認(rèn)為強(qiáng)調(diào)可淬硬性為合金元素的最重要的作用是有理由的。