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通常硫是有害元素,使鋼熱脆性大,含量限制在0.05%以下。但是易切削鋼的硫含量高,可達0.08%~0.40%。鋼指含碳量小于2%的鐵碳合金。根據成分不同,又可分為碳素鋼和合金鋼。根據性能和用途不同,又可分為結構鋼、工具鋼和特殊性能鋼。按化學成分分 (1)碳素鋼 碳素鋼是指鋼中除鐵、碳外,還含有少量錳、硅、硫、磷等元素的鐵碳合金,按其含碳量的不同,可分為:1)低碳鋼——含碳量wc≤0.25% 2)中碳鋼——含碳量wc0.25%~0.60% 3)高碳鋼——含碳量wc>0.60%高碳鋼一般在軍工業和工業醫療業比較多 (2)合金鋼 為了改善鋼的性能,在冶煉碳素鋼的基礎上,加入一些合金元素而煉成的鋼,如鉻鋼、錳鋼、鉻錳鋼、鉻鎳鋼等。按其合金元素的總含量,可分為: 1)低合金鋼——合金元素的總含量≤5% 2)中合金鋼——合金元素的總含量5%~10% 3)高合金鋼——合金元素的總含量>10%
合金凝固時,由于溶質在固相中和在液相中的溶解度不同,而產生選分結晶(也稱脫溶或液析)現象。即伴隨結晶的進行,在凝固前沿不斷有溶質析出(K<1時),使液相同溶質濃度逐漸增加。在平衡結晶時,溶質在固、液兩相中的均勻擴散都得以充分進行,因而并不產生偏析。但在鋼液的實際凝固過程中,溶質在兩相,特別是在固相中的擴散不能充分進行。結果析出的溶質不斷在凝固前沿的母液中富集,形成濃度很高的溶質偏析層,此偏析層內熔體的液相線溫度相對于成分未變之母液的液相線溫度有所降低,因而使凝固前沿處熔體的過冷減小。這一現象對凝固組織有很大的影響。極端情況下(固相不均化、液相不混合)凝固前沿出現溶質大的富集情況。其溶質的分布可用下式來描述:式中C L(x)為距凝固前沿x處液相中溶質濃度;C0為合金熔體中溶質的初始濃度;K為溶質的平衡分配系數,K=C0/CL導;R為結晶速度;DL為溶質在液相中的擴散系數。設K為常數(液、固相線為直線),且液相線斜率為m,則與凝固前沿溶質濃度相對應的液相線溫度分布可用t L(x) =t0-mC L(x) =t0-mC0(1+1-k/k e -R/DLx)來描述。C L(x)及t L(x)的變化如圖2所示。可見C L(x)隨距凝固前沿距離增加而減小,t L(x)隨距凝固前沿距離的增加而增高。在凝固前沿(x=O)處。熔體液相線溫度tL與熔體實際溫度之差稱過冷,即Δt =tL-te。當達到穩定態結晶時,凝固前沿處tL=te=ts此時,液相線溫度分布曲線與實際溫度分布曲線所圍成的區域(圖2陰影區)稱組成過冷區。組成過冷的出現,必將終止原有凝固界面的繼續推進,并且當其凝固前沿前方過冷較大處的過冷超過生核所需的過冷度Δt ﹡ 時,將在凝固界面前方形成新的晶核。這是鋼錠結晶組織由柱狀晶向等軸晶轉變的一種有說服力的解釋。
淬透性的基本概念鋼的淬透性——是指在規定的條件下,鋼在淬火時能夠獲得淬硬層深度的能力。淬透性是鋼的一種熱處理工藝性能,與冷卻速度無關。淬透性也叫可淬性,它取決于鋼的淬火臨界冷卻速度VK(過冷奧氏體連續冷卻轉變曲線CCT曲線的臨界冷卻速度)的大小。二、淬透性對鋼的力學性能的影響淬透性對鋼的力學性能有很大影響。淬透的工件,表里性能均勻一致;未淬透時,表里性能存在差異。淬透的工件經調質后由表及里都是回火索氏體,而未淬透的工件心部是片狀索氏體和鐵素體,尤其是韌性(ak)相差特別大。不同的零件對淬透性要求不一樣。如彈簧要求淬透,而齒輪即不要求淬透。三、影響淬透性的因素影響鋼的淬透性的決定性因素是臨界冷卻速度(vk),臨界冷卻速度越小,淬透性越大。影響因素有:1、含碳量 :共析點附近淬透性好,遠離S點差。2、合金元素: 除Co外,幾乎所有的合金元素都降低鋼的臨界冷卻速度,即提高鋼的淬透性。3、奧氏體化:溫度越高,保溫時間越長,鋼的淬透性增大。四、淬透性的測定和表示方法未端淬火法GB225—88鋼的淬透性表示方法
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