知識(shí);合金元素在nm400鋼板中的主要作用
為了改善nm400鋼板的性能,在煉鋼的過(guò)程中有目的地加入的元素稱為合金元素。常加入的合金元素有:錳( Mn)、硅(Si)、鉻(Cr)、鎳(Ni)、鉬(Mo)、鎢(W)、釩(V)、鈦(Ti)、鋁(Al)、硼(B)、鈮(Nb)、鈷(Co)、稀土( RE)等。合金元素在鋼中的作用是非常復(fù)雜的,它們對(duì)鋼的組織和性能有很大影響。下面源達(dá)旺小編僅介紹合金元素在鋼中的幾種主要作用。
1.強(qiáng)化鐵素體
大多數(shù)合金元素(除鉛外)都能溶于鐵素體,形成合金鐵素體。由于合金元素與鐵的晶格類型和原子半徑的差異,引起鐵素體的晶格畸變,產(chǎn)生固溶強(qiáng)化作用,使合金鋼中鐵素體的強(qiáng)度、硬度提高,同時(shí)塑性和韌性有所下降。有些合金元素對(duì)鐵素體韌性的影響與它們的含量有關(guān),例如w( Si)<1.00%,w(Mn)<1. 50%時(shí),鐵素體韌性沒(méi)有下降,當(dāng)含量超過(guò)此值時(shí),韌性則有下降的趨勢(shì);而鉻和鎳的含量在適當(dāng)范圍內(nèi)(w( Cr)≤2. 0%,w( Ni)≤5. 0%),在明顯強(qiáng)化鐵素體的同時(shí),還可使鐵素體的韌性提高,從而提高合金鋼的強(qiáng)度和韌性。
2.形成合金碳化物
錳、鉻、鉬、鎢、釩、鈦等元素與碳能夠形成碳化物,當(dāng)這些碳化物呈細(xì)小顆粒并均勻分布在鋼中時(shí),能顯著提高鋼的強(qiáng)度和硬度。根據(jù)合金元素與碳的親和力不同,它們?cè)阡撝行纬傻奶蓟锟煞譃閮深悾?/span>
(1)合金滲碳體 錳、鉻、鉬、鎢等弱、中強(qiáng)碳化物形成元素,一般傾向于形成合金滲碳體。如( Fe,Mn)3C,(Fe,Cr)3C,(Fe,W)3C等。合金滲碳體較滲碳體略為穩(wěn)定,硬度也略高,可明顯提高低合金鋼的強(qiáng)度。
(2)特殊碳化物 釩、鈮、鈦等強(qiáng)碳化物形成元素能與碳形成特殊碳化物,如VC,TiC等。特殊碳化物比合金滲碳體具有更高的熔點(diǎn)、硬度和耐磨性,而且更穩(wěn)定,熱處理時(shí)不易分解,當(dāng)鋼中的特殊碳化物呈彌散分布時(shí),將顯著提高鋼的強(qiáng)度、硬度和耐磨性,而不降低鋼的韌性。
3.細(xì)化晶粒
幾乎所有的合金元素都有抑制鋼在加熱時(shí)奧氏體晶粒長(zhǎng)大的作用,達(dá)到細(xì)化晶粒的目的。強(qiáng)碳化物形成元素鈮、釩、鈦等形成的碳化物、鋁在鋼中形成的AlN和Al2O3細(xì)小質(zhì)點(diǎn),均能強(qiáng)烈地阻礙奧氏體晶粒長(zhǎng)大,所以能使合金鋼在熱處理后獲得比碳鋼更細(xì)的晶粒。鋼中的晶粒越細(xì)小,鋼的強(qiáng)度、塑性和韌性也越高。
4.提高鋼的淬透性
所有的合金元素(除鈷外)溶解于奧氏體后,均可增加過(guò)冷奧氏體的穩(wěn)定性,推遲其向珠光體的轉(zhuǎn)變,使C曲線右移,從而減小鋼的臨界冷卻速度,提高鋼的淬透性。
nm400鋼板常用的提高淬透性的合金元素主要有鉬、錳、鉻、鎳和硼等。如微量的硼(w (B)為0.0005%~0.003%)就能明顯提高鋼的淬透性。
5.提高鋼的回火穩(wěn)定性
淬火鋼在回火時(shí),抵抗硬度下降的能力稱為鋼的回火穩(wěn)定性。合金鋼在回火過(guò)程中,由于合金元素的阻礙作用,使馬氏體不易分解,碳化物不易析出,即使析出后也不易聚集長(zhǎng)大,而保持較大的彌散度,所以鋼在回火過(guò)程中硬度下降較慢。
由于合金nm400鋼板回火穩(wěn)定性比碳鋼高,因此在相同的回火溫度下,合金鋼比相同含碳量的碳素鋼具有更高的硬度和強(qiáng)度。在硬度要求相同的情況下,合金鋼可在更高的溫度下回火,充分消除內(nèi)應(yīng)力,而使韌性更好。
高的回火穩(wěn)定性可使鋼在較高溫度下仍能保持高硬度和高耐磨性。金屬材料在高溫下保持高硬度的能力稱為熱硬性,這種性能對(duì)一些工具鋼具有重要意義。如高速切削時(shí),刀具溫度很高,若刀具材料的回火穩(wěn)定性高,就可以使刀具在較高的溫度下仍保持高的硬度和耐磨性,從而提高刀具的使用壽命。
綜上所述,nm400鋼板合金元素的作用只有通過(guò)合理的熱處理才能將其優(yōu)勢(shì)充分發(fā)揮出來(lái),使合金鋼具有優(yōu)良的使用性能。
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