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奧氏體的形成奧氏體化——若溫度高于相變溫度鋼,在加熱和保溫階段,將發(fā)生室溫下的組織向A的轉(zhuǎn)變,稱為奧氏體化。
奧氏體形成的四個(gè)步驟:1)奧氏體晶核的形成; A晶核通常在珠光體中F和Fe3C相界處產(chǎn)生;2)奧氏體晶核長(zhǎng)大;(3)殘余滲碳體的溶解;(4)奧氏體的均勻化共析鋼——加熱到Ac1點(diǎn)相變溫度;亞共析鋼——加熱到Ac3點(diǎn)相變溫度以上;過共析鋼——理論上應(yīng)加熱到Accm以上,但實(shí)際上低于Accm。因?yàn)榧訜岬紸ccm以上,滲碳體會(huì)全部溶解,奧氏體晶粒也會(huì)迅速長(zhǎng)大,組織粗化,脆性增加。加熱和冷卻時(shí)相圖上臨界點(diǎn)位置,如圖所示:
奧氏體晶粒度和奧氏體晶粒長(zhǎng)大及其影響因素1、奧氏體晶粒度1)起始晶粒度——室溫下各種原始組織剛剛轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體時(shí)的晶粒度。
2)實(shí)際晶粒度——鋼在具體的熱處理或加熱條件下實(shí)際獲得的奧氏體晶粒度的大小。分為10級(jí),1級(jí)粗(鍛造常溫調(diào)質(zhì)晶粒度一般要求5-8級(jí),鍛造余熱調(diào)質(zhì)晶粒度一般要求大于等于2級(jí))。3)本質(zhì)晶粒度——表示奧氏體晶粒長(zhǎng)大的傾向性。不表示晶粒的大小。本質(zhì)粗晶粒鋼:奧氏體晶粒度隨著加熱溫度的升高不斷地迅速長(zhǎng)大。 (如圖6-3) 圖6-3本質(zhì)細(xì)晶粒鋼:奧氏體晶粒度只有加熱到較高溫度才顯著長(zhǎng)大。2、奧氏體晶粒長(zhǎng)大及影響因素
4、均勻化退火(擴(kuò)散退火)將鑄件加熱到略低于1100-1200℃的固相線溫度(一般低于100 ℃)長(zhǎng)時(shí)間保溫,然后緩冷的熱處理工藝。主要用于某些具有化學(xué)成分偏析的鑄鋼件及鑄錠。加熱溫度Ac3+(150~200) ℃5、去應(yīng)力退火(無相變退火)將工件加熱到Ac1以下(100~200)℃保溫后隨爐冷卻到160℃以下出爐空冷。主要用于內(nèi)應(yīng)力,穩(wěn)定尺寸,防止變形與開裂。加熱溫度通常為500℃~650℃。 [3](二)、正火正火是將鋼加熱到Ac3(或Accm)以上(30~50)℃,保溫適當(dāng)?shù)臅r(shí)間后,在靜止的空氣中冷卻的熱處理工藝,正火組織為平衡狀態(tài)下的珠光體+鐵素體(當(dāng)含碳量在wc0.25%~0.60% 時(shí));正火與退火的主要區(qū)別:1)冷卻速度不同;2)正火后的組織比較細(xì),比退火強(qiáng)度、硬度有所提高,而且生產(chǎn)周期短,操作簡(jiǎn)單;過共析鋼正火后可網(wǎng)狀碳化物;低碳鋼正火后可顯著改善切削加工性能;
②錳含量較高的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼,應(yīng)將錳元素標(biāo)出,例如50Mn。③沸騰鋼、半鎮(zhèn)靜鋼及專門用途的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼應(yīng)在鋼號(hào)后特別標(biāo)出,例如平均碳含量為0.1%的半鎮(zhèn)靜鋼,其鋼號(hào)為10b。3.碳素工具鋼①鋼號(hào)冠以“T”,以免與其他鋼類相混。②鋼號(hào)中的數(shù)字表示碳含量,以平均碳含量的千分之幾表示。例如“T8”表示平均碳含量為0.8%。③錳含量較高者,在鋼號(hào)后標(biāo)出“Mn”,例如“T8Mn”。④高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼的磷、硫含量,比一般優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼低,在鋼號(hào)后加注字母“A”,以示區(qū)別,例如“T8MnA”。4.易切削鋼①鋼號(hào)冠以“Y”,以區(qū)別于優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。②字母“Y”后的數(shù)字表示碳含量,以平均碳含量的萬分之幾表示,例如平均碳含量為0.3%的易切削鋼,其鋼號(hào)為“Y30”。③錳含量較高者,亦在鋼號(hào)后標(biāo)出“Mn”,例如“Y40Mn”。5.合金結(jié)構(gòu)鋼①鋼號(hào)開頭的兩位數(shù)字表示鋼的碳含量,以平均碳含量的萬分之幾表示,如40Cr。②鋼中主要合金元素,除個(gè)別合金元素外,一般以百分之幾表示。當(dāng)平均合金含量<1.5%時(shí),鋼號(hào)中一般只標(biāo)出元素符號(hào),而不標(biāo)明含量,但在特殊情況下易致混淆者,在元素符號(hào)后亦可標(biāo)以數(shù)字“1”,例如鋼號(hào)“12CrMoV”和“12Cr1MoV”,前者鉻含量為0.4-0.6%,后者為0.9-1.2%,其余成分全部相同。當(dāng)合金元素平均含量≥1.5%、≥2.5%、≥3.5%……時(shí),在元素符號(hào)后面應(yīng)標(biāo)明含量,可相應(yīng)表示為2、3、4……等。例如18Cr2Ni4WA。③鋼中的釩V、鈦Ti、鋁AL、硼B(yǎng)、稀土RE等合金元素,均屬合金元素,雖然含量很低,仍應(yīng)在鋼號(hào)中標(biāo)出。例如20MnVB鋼中。釩為0.07-0.12%,硼為0.001-0.005%。
碳化作用劑,防止鋼材變脆,在高溫時(shí)保持鋼材的強(qiáng)度,出現(xiàn)在很多鋼材中,空氣硬化鋼(例如A-2,ATS-34)總是包含1%或者更多的鉬,這樣它們才能在空氣中變硬。鎳(Nickle)保持強(qiáng)度、抗腐蝕性、和韌性。出現(xiàn)在L-6\AUS-6和AUS-8中。硅(Silicon)有助于增強(qiáng)強(qiáng)度。和錳一樣,硅在鋼的生產(chǎn)過程中用于保持鋼材的強(qiáng)度。鎢(Tungsten)增強(qiáng)抗磨損性。將鎢和適當(dāng)比例的鉻或錳混合用于制造高速鋼。在高速鋼M-2中就含有大量的鎢。釩(Vanadium)增強(qiáng)抗磨損能力和延展性。在許多種鋼材中都含有釩,其中M-2,Vascowear,CPM T440V和420VA含有大量的釩。而BG-42與ATS-34大的不同就是前者含有釩。磷(Phosphorus)是有害元素,降低鋼的塑性和韌性,出現(xiàn)冷脆性,能使鋼的強(qiáng)度顯著提高,同時(shí)提高大氣腐蝕穩(wěn)定性,含量應(yīng)該限制在0.05%以下。硫(Sulfur)
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