對(duì)鋼加熱和冷卻時(shí)相變的影響
合金鋼加熱時(shí)的主要固態(tài)相變是非奧氏體相向奧氏體相的轉(zhuǎn)變,即奧氏體化的過(guò)程。整個(gè)過(guò)程都和碳的擴(kuò)散有關(guān)。合金元素中,非碳化物形成元素降低碳在奧氏體中的激活能,增加奧氏形成的速度;而強(qiáng)碳化物形成元素強(qiáng)烈妨礙碳在鋼中的擴(kuò)散,顯著減慢奧氏體化的過(guò)程。
鋼冷卻時(shí)的相變是指過(guò)冷奧氏體的分解,包括珠光體轉(zhuǎn)變(共析分解)、貝氏體相變及馬氏體相變。僅舉合金元素對(duì)過(guò)冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線的影響為例,大多數(shù)合金元素,除鈷和鋁外,均起減緩?qiáng)W氏體等溫分解的作用,但各類元素所起的作用有所不同。不形成碳化物的(如硅、磷、鎳、銅)和少量的碳化物形成元素(如釩、鈦、鉬、鎢),對(duì)奧氏體到向珠光體的轉(zhuǎn)變和向貝氏體的轉(zhuǎn)變的影響差異不大,因而使轉(zhuǎn)變曲線向右推移。
碳化物形成元素(如釩、鈦、鉻、鉬、鎢)如果含量較多,將使奧氏體向珠光體的轉(zhuǎn)變顯著推遲,但對(duì)奧氏體向貝氏體的轉(zhuǎn)變的推遲并不顯著,因而使這兩種轉(zhuǎn)變的等溫轉(zhuǎn)變曲線從“鼻子”處分離,而形成兩個(gè) C形。??
對(duì)鋼的晶粒度和淬透性的影響
影響奧氏體晶粒度的因素很多。合金鋼的脫氧和合金化情況均與“奧氏體本質(zhì)晶粒度”有關(guān)。一般來(lái)說(shuō),一些不形成碳化物的元素,如鎳、硅、銅、鈷等,阻止奧氏體晶粒長(zhǎng)大的作用較弱,而錳、磷則有促進(jìn)晶粒長(zhǎng)大的傾向。碳化物形成元素如鎢、鉬、鉻等,對(duì)阻止奧氏體晶粒長(zhǎng)大起中等作用。強(qiáng)碳化物形成元素如釩、鈦、鈮、鋯等,強(qiáng)烈地阻止奧氏體晶粒長(zhǎng)大,起細(xì)化晶粒作用。鋁雖然屬于不形成碳化物元素,但卻是細(xì)化晶粒和控制晶粒開(kāi)始粗化溫度的最常用的元素。
對(duì)鋼的力學(xué)性能和回火性能的影響
合金鋼鋼的性能取決于鐵的固溶體和碳化物各自性能以及它們相對(duì)分布的狀態(tài)。合金元素對(duì)鋼的力學(xué)性能的影響也與此有關(guān)。固溶于鐵素體中的合金元素,起固溶強(qiáng)化作用,使強(qiáng)度和硬度提高,但同時(shí)使韌性和塑性相對(duì)地降低。
對(duì)鋼的焊接性和被切削性的影響
焊接性和被切削性是衡量鋼的工藝性能好壞的主要方面。凡能提高淬透性的合金元素均對(duì)鋼的焊接性不利。因?yàn)樵诤缚p熱影響區(qū)靠近熔合線一側(cè)冷卻時(shí)易形成馬氏體等硬脆組織,有導(dǎo)致開(kāi)裂的危險(xiǎn)。另一方面,熱影響區(qū)靠近熔合線處的晶粒因受高熱容易粗化,因此,合金鋼中含有可使晶粒細(xì)化的元素如鈦、釩等是有益的。
對(duì)鋼的耐蝕性能的影響
鉻是不銹耐酸鋼和耐熱鋼的主要合金元素。合金鋼中含鉻量若達(dá)到12%左右,在合金鋼的表面便形成致密的鉻的氧化物,使鋼在氧化性介質(zhì)中的耐蝕性發(fā)生突變而大大提高。鉻、鋁、硅等元素,能提高鋼的抗氧化性和抗高溫氣體的腐蝕性能,但過(guò)量的鋁和硅則會(huì)使鋼的熱塑性變壞。鎳主要用來(lái)形成和穩(wěn)定奧氏體組織,使鋼獲得良好的力學(xué)性能、耐蝕性能和工藝性能。鉬能使不銹耐酸鋼很快鈍化,提高對(duì)含有氯離子的溶液及其他非氧化性介質(zhì)的耐蝕能力。鈦、鈮通常用來(lái)固定合金鋼中的碳,使它生成穩(wěn)定的碳化物,以減輕碳對(duì)合金鋼耐蝕性能的有害作用。銅和磷配合使用時(shí),可提高鋼的耐大氣腐蝕性能。
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