硅对钢临界点的影响 肇庆304不锈钢板.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流硅对钢临界点的影响 肇庆304不锈钢板.精品文档.因为所加热的工件较大，大功率脉冲感应淬火时一般要求浸冷或喷冷。淬火几乎没有变形。电解液加热表面淬火原理如图6 -2- 30所示，不锈钢工件置于电解液中（局部或全部）作为阴极，金属电解槽为阳极。电路接通后，电解液发生电离，在阳极放出氧，而阴极上放出氢。氢围绕工件形成气膜，产生很大的电阻，通过电流转化为热能将工件表面迅速加热到临界点以上温度。当电路断开时，气膜消失，加热工件在电解液中实现淬火冷却。 电解液表面淬火设备简单，变形小，适用于形状简单的小件的批量生产。 酸、碱或盐类的水溶液作为电解液。用

2、5%18% Na2C03。溶液可达到较好的结果。该溶液安全稳定，对工件和容器无腐蚀。电解温度不得超过60，温度过高，氢气膜不稳定，影响加热过程，也会加速溶液的蒸发。常用电压为160180V，最高不超过220V。电流密度范围410A/CrTi2，通常可先用6A/CrTi2。电流密度过大时，加热速度快，淬硬层薄。在加热过程中，应将工件的位置加以固定，否则会造成电流密度的变化，使淬硬层质量恶化。加热时间通过试验来确定，一般在5l0s范围内。工件在电解液中可采用端部自由加热，端面绝缘加热，回转加热和连续加热等方式。一、铬的化学、物理性能 不锈钢中铬的元素符号为Cr：化合价为正2、3、6价塬子序数为24

3、源子量为52：原子半径为1. 28A扁格为体心立方窟度为719 g/cm3 (20)熔点为1903。 二、铬在钢中的存在形态 作为合金元素，铬的含量最少为0.7%，最多达26%，如高铬耐热钢Cr25Si2。铬的晶格类型与a- Fe完全一样，都是体心立方，铬与铁的原子半径也很接近，所以铬与旺- Fe可无限互溶，形成铁铬固溶体。 铬与碳的化学亲和力大于铁与碳的亲和力，属于中强碳化物组成元素豁生成的碳化物主要有：(FeCr) 3C、(FeCr) 7C3、(FeCr) 23 C6三种类型。 钢中含辊置少于3%时，大部分铬溶解在铁索体内，形成固溶体：少部分铬生成(Fe-Cr)。C。例如在含碳0.8%、含

4、铬2%的钢中，有75%的铬溶解在铁内，其余的铬生成(Fe-Cr) 3C。 随着铬含量的增加，生成碳化物的铬量也增加。例如，当铬含量达6%时，有将近一半的铬进入碳化物中，除(FeCr) 3C外，还出现(FeCr)7C3类型碳化物。 当铬含量达12%时，有60%的铬进入碳化物中，此时铬的碳化物主要是(FeCr)23 C6类型。此后即使含铬量继续增加，但进入碳化物的铬量不会增加很多了。例如，含碳0.8% -1 .2%、含铬24%的钢，也只有65%的铬进入碳化物中。 当铬含量大于30%时，铬与铁可生成金属间化合物FeCr，这是一个很硬很脆的相。所以工业用铬钢的含铬量一般不会超过30%。 三、铬对钢临界

5、点的影响 铬对钢的相变临界点的影响比较复杂。铬能提高钢的A，温度，铬含量越多，钢的A，点就越高。铬对钢A。点的影响有所不同。当钢中含铬置少于7.5%时，随着含铬量的增加，A3点下降当钢中含铬量大于7.5%时，随着含铬量的增加，A3反而上升。 铬对钢Ms点的影响也具有两重性。当淬火温度较高时，铬降低Ms。点当淬火温度较低时，铬却升高Ms点。之所以会出现这种情况，是因为淬火温度较低时，铬的碳化物未能溶解到奥氏体内，使奥氏体的碳、铬浓度相对地较少，稳定性较差，所以Ms点升高。相反，淬火温度较高时，铬的碳化物大置溶解在奥氏体内，使奥氏体的稳定性较好，Ms点下降。为了使更多的铬溶解在奥氏体内，铬钢的淬火

6、温度尽可能采用高些。 铬钢随着淬火温度的提高，残余奥氏体量也随之增加，见表6-1-3。 四、铬对钢过热敏感性、淬透性的影响 铬对钢的表面有钝化作用，使钢具有抗氧化能力。铬又能抑制奥氏体晶粒的长大，所以铬减少了钢的过热倾向。 铬能降低钢的临界冷却速度，见表6-1-4。 这是因为铬增加奥氏体的稳定性，使钢的等温转变曲线（C曲线）右移。这就意味着铬能够提高钢的淬透性。例如，含碳1%的碳钢，水中淬透直径只有6 - 8mm，加入1%的铬后，水中淬透直径增大至30mm。铬的这种作用虽然不及锰、钼，但比硅、钨、镍强。五、铬对钢回火转变的影响 铬能提高钢的回火稳定性。铬的含量越高，这种作用就越明显。铬钢在40

7、0 - 500回火时会发生第二次硬化现象。这是因为铬钢在淬火后有较多残余奥氏体存在，在500回火时，由于残余奥氏体大量分解，造成二次硬化。但含铬置少于2%的钢，二次硬化现象不明显。铬是促进回火脆性的元素，回火脆性随铬含量的增多而更加显著。 一、锰的化学、物理性能 不锈钢中锰的元素符号为Mn北合价为正24、6、7价源子序数为25源子量为54.94：原子半径为1.31A扁格为复杂立方窟度为7 .43g/cm3 (20)辖点为1244。 二、锰在钢中的存在形态 钢中含锰量在0.8%以下时并不被当成合金元素，而作为钢的常规元素。因为炼钢时必不可少地要加入锰铁脱氧：另外，为了抑制硫引起钢的”热脆”，也规

8、定钢中锰含量为硫含量的6倍以上。 锰作为合金元素，含量必须在0. 8%以上，最高可达19%，如无磁钢。含锰量高于20%的钢，由于加工困难，在工业上已无使用价值。 锰与碳的化学亲和力略大于铁与碳的亲和力，锰是弱碳化物组成元素，能与碳生成(FeMn)。C型复杂的碳化物。锰也溶解在铁中（铁素体和奥氏体中），生成铁锰固溶体。所以钢中的锰，一部分与碳生成碳化物，另一部分则固溶于铁中。这两部分锰的比例大约是1：4，即固溶于铁中的锰量为生成碳化物的锰置的4倍。但随着锰含量的增加，这比例会缩小。 三、锰对钢临界点的影响 锰降低钢的珠光体和铁索体的相变临界点。根据有关资料，1%的锰约降低A c16，降低Ari5

9、0，降低Ac365，降低Ar370。所以锰降低了钢的淬火温度。随着锰含量的增加，降低的趋势也越大，同时，热滞后的现象也加剧。 锰强烈地降低钢的马氏体开始转变温度Ms点和终止转变温度Mz点，见图6-1-1。锰这种作用在常用合金元素中是最强的。当含锰量超过IO%时，钢的Ms点降低到室温以下，使钢的组织在室温时能保持为单一的奥氏体组织。 锰也使铁一碳平衡图中的共析点S点左移，每1%的锰可使S点左移0. 05%-0.06%C。锰量增至120%时，使S点的碳置降低至0.3%。 四、锰对钢过热敏感性、淬透性的影响 锰强烈地降低钢导热系数，增加钢的线膨胀系数，促使奥氏体晶粒易于长大，所以锰钢有较大的过热敏感

10、性。锰钢热处理时，应采用较碳钢为低的加热温度，并尽可能缩短保温时间，升温速度要缓慢，以免产生过大的热应力。 锰可以显著地增加钢的淬透性。在常用合金元素中，锰在这方面的作用是最强的。这是因为锰大幅度降低钢的肼。点，强烈地降低钢的临界冷却速度的缘故。锰对钢淬透性的影响见表6-1-2。 由于锰钢淬透性好（换句话说是锰钢的奥氏体较稳定），淬火后的残余奥氏体量因而增加。例如，含碳1%、含锰2%的锰钢，淬火后残余奥氏体量超过40%。这对防止工件爆裂、变形、稳定外形尺寸是很有利的。 五、锰对钢回火转变的影响 锰对钢回火稳定性的影响不大。但锰钢在高温（约550）回火后缓慢冷却，冲击韧性大幅度下降，形成第二类回

11、火脆性。锰这种作用也是各合金元素中最强的。所以锰钢在高温回火后必须在油中或水中快冷，使脆性物质来不及沿晶界析出。为了消除快冷造成的内应力，可再加一次低温回火。 热处理工作者，在大多数情况下是和合金钢打交道的。不同的合金钢，热处理工艺参数差异很大。这是因为不同的合金元素，对钢的相变临界温度、过热敏感性、淬透性、回火转变等有着不同影响的缘故。所以，在具体地论述各个钢种的热处理工艺之前，很有必要叙述硅、锰、铬、镍、钨、钛、钒、钼等常用合金元素对热处理的影响。 一、硅的化学、物理性能 不锈钢中的硅（以前称矽）的元素符号为Si原子序数为14：原子量为28. 086源子半径为1.34A：晶格为钻石立方密度

12、为2.33g/cm3 (20qC)J熔点为1412qC。 二、硅在钢中的存在形态 硅作为合金元素，在钢中含量最少为0.4%，最大为4.5%。若含硅量超过4.5%，钢变得很脆，已无使用价值。 由于硅与碳的化学亲和力小于铁与碳的亲和力，所以硅在钢中不与碳生成化合物。在含硅量少于IO%的钢中，硅也不与铁生成化合物。硅是以固溶体的形态存在于铁索体和奥氏体中。硅能强烈地促使钢中的碳以自由碳的形态析出，即称之为石墨化。由于硅这种石墨化的作用很强，硅的存在甚至使钢中的渗碳体F3C变得不稳定。 三、硅对钢临界点的影响 硅是提高钢加热时和冷却时相变临界温度的元素。据测定，在含碳量为0.4%的钢中，每加入1%的硅

13、，使铁索体与奥氏体的临界温度A吼和A r3。升高40 - 50qC腔珠光体与奥氏体的临界温度Aci和Ari升高15 - 20qC。因此硅提高了亚共析钢的退火、正火和淬火的温度。但对过共析钢，如含碳1%的钢，硅这种提高钢临界点的作用就减弱了。这是因为硅不生成碳化物，也不溶解在渗碳体中，硅只对铁素体发生作用，而在过共析钢中，铁素体的数量较少的缘故。 硅对钢的马氏体开始转变温度Ms点和终止转变温度Mz点基本上没有影响。 四、硅对钢过热敏感性、淬透性的影响 硅降低钢的导热系数，又促使钢中的碳以石墨形态析出，造成加热时脱碳倾向比较严重：另一方面，在加热过程中硅又使铁索体和奥氏体晶粒易于粗化。这些因素，决定了硅增加钢的过热敏感性。所以硅钢进行热处理时，升温速度不宜太快，保温时间应尽可能缩短。 硅能降低亚共析钢的临界冷却速度，钢中含碳置越低，这一作用越显著(见表6-1-1)。临界冷却速度降低，意味着增加钢的淬透性。例如，含碳量为0. 5%，含硅量为1.5%的硅钢，直径30mm以内的工件，可以在油中淬透。