合金結(jié)構(gòu)鋼的淬火工藝
發(fā)布時間:2012-10-10 16:46:54
合金結(jié)構(gòu)鋼按用途可分為普低鋼和機械制造用鋼兩類。普低鋼又稱低合金高強度鋼，英文編寫HSLA鋼。這類鋼是在碳素結(jié)構(gòu)鋼的基礎(chǔ)上加入少量合金元素形成的，主要用于各種工程結(jié)構(gòu)（如大型橋梁，壓力容器及船舶等）的淬火工藝。
普通低合金構(gòu)件用鋼（普低鋼）
成分特點
①低碳：由于韌性、淬火工藝、焊接性和冷成形性能的要求高，其碳質(zhì)量分數(shù)不超過0. 20%。②主加元素：加入以Mn為主的少量合金元素，達到了提高力學性能的目的。錳資源豐富，且有顯著的強化鐵素體效果，還可降低鋼的冷脆溫度，使珠光體數(shù)量增加，進一步提高強度。③輔加元素：再加入少量的鈮、鈦或釩在熱處理淬火工藝鋼中形成細碳化物或碳氮化物，有利于獲得細小的鐵素體晶粒和提高鋼的強度和韌性。
此外，加入少量銅(≤0.4%)和磷（0.1%左右）等，在熱處理淬火工藝中可提高抗腐蝕性能。加入少量稀土元素，可以脫硫、去氣，使鋼材凈化，改善韌性和工藝性能。
性能特征
①高強度：一般屈服強度在300MPa以上。②高韌性：要求延伸率為is%～20%，室溫沖擊韌性大于600-800kj/m2。對于大型焊接構(gòu)件，還要求有較高的斷裂韌性。③良好的焊接性能和淬火工藝冷成型性能。④低的冷脆轉(zhuǎn)變溫度。⑤良好的耐蝕性。
用途：我國列入冶金部標準的普低鋼，按屈服強度高低分為300MPa級、350MPa級、400MPa級、450MPa級、500MPa級和650MPa級，具有代表性的鋼種及牌號性能。這類鋼是為了適應大型工程結(jié)構(gòu)以減輕結(jié)構(gòu)重量，淬火工藝提高可靠性及節(jié)約材料的需要而發(fā)展起來的，主要用于制造大型橋梁、船舶、壓力容器、輸油輸氣管道、大型鋼結(jié)構(gòu)等。普低鋼一般在熱軋空冷狀態(tài)下使用，不需要進行專門的熱處理淬火工藝。使用狀態(tài)下的顯微組織一般為鐵素體十索氏體。
合金滲碳鋼
成分特點
①低碳：碳質(zhì)量分數(shù)一般為0.10%-0.25%，使零件心部有足夠的塑性和韌性。②主加元素：常加入提高淬透性的合金元素Cr、Ni、Mn、B等。主要加入少量強碳化物形成元素Ti、V、W、Mo等，形成穩(wěn)定的合金碳化物，阻礙奧氏體晶粒長大。
主要鋼種
常用的滲碳鋼鋼號、熱處理淬火工藝、力學性能及用途如下：
20Cr：低淬透性合金滲碳鋼，淬透性較低，心部強度較低；20CrMnTi：中淬透性合金滲碳鋼，淬透性較高、過熱敏感性較小，滲碳過渡層比較均勻，具有良好的力學性能和淬火工藝性能；18Cr2Ni4WA和20Cr2Ni4A：高淬透性合金滲碳鋼，含有較多的Cr、Ni等元素，淬透性很高，且具有很好的韌性和低溫沖擊韌性。
熱處理淬火工藝：一般都是滲碳后直接使用淬火劑進行淬火，再低溫回火。
組織性能
例如某型號汽車20CrMnTi變速箱齒輪的加工工藝路線為：下料一鍛造一正火一加正火作為預備熱處理淬火工藝其目的是改善鍛造組織，調(diào)整硬度(170r-210HBS)便于機加工，正尺后的組織為索氏體十鐵素體。最終熱處理為滲碳后預冷到8 7 5℃直接淬火+低溫回火。
最終熱處理淬火工藝后其組織由表面往心部依次為回火馬氏體十顆粒狀碳化物十殘余奧氏本一回火馬氏體十殘余奧氏體一……而心部的組織分為兩種情況，在淬透時為低碳馬氏體十鐵素體，硬度為40-48HRC；未淬透時為索氏體十鐵素體，硬度為25-40HRC。 20CrMnTi鋼經(jīng)上述處理后可獲得高耐磨性滲層，表面硬度為60-62HRC，心部有較高的強度和良好的韌性，適宜制造承受高速中載并且抗沖擊和耐磨損的零件。
用途
經(jīng)過淬火工藝處理的工件主要用于制造在工作中遭受強烈的摩擦磨損，同時又承受較大的交變載荷，特別是沖擊載荷的零件，如汽車、拖拉機中的變速齒輪，內(nèi)燃機上的凸輪軸、活塞銷等機器零件。
本文參考《金屬工藝基礎(chǔ)與實踐》一書。
常見問題
