合金
钢结构钢是一种由多种元素(、锰、、铬、钒、硅和硼)合金化的钢材,合金元素增加了钢材强度、硬度、耐磨性和韧性。合金结构钢比
碳钢有更好的力学性能,具有更好的机械性能和更耐大气腐蚀,横截面积非常坚硬,因此可以承受高载荷而不会过度下垂,同时
热处理性能优良。合金结构钢主要用于制造
机械零件和工程结构。
采标名称AdoptedInternational Standard
人名:DIN EN 10083-1:1991
归口单位TechnicalCommittees :全国钢
标准化技术委员会
合金结构钢是在碳素结构基础上,加入小于5%的一种或几种元素,钢中加入合金元素,提高了钢的透性,经适宜的金属热处理后,显微组织为均匀的索氏体、
贝氏体或极细的珠光体,因而具有良好的综合机械性能,具备较高的抗拉强度和屈强比(一般在0.85左右),较高的韧性和疲劳强度,和较低的
韧性脆性转变温度,可用于制造截面尺寸较大的机器零件。
有三个方面:①增大钢的淬透性。淬透性是指钢
淬火时,从表层起淬成
马氏体层的深度,是取得良好综合性能的主要参数。除Co外,几乎所有合金元素如Mn、Mo、Cr、Ni、Si和C、N、B等都能提高钢的淬透性,其中Mn、Mo、Cr、B的作用最强,其次是Ni、Si、Cu。而强
碳化物形成元素如V、Ti、Nb等,只有溶于
奥氏体中时才能增大钢的淬透性。②影响钢的
回火过程。由于合金元素在回火时能阻碍钢中各种
原子的扩散,因而在同样温度下和
碳钢相比,一般均起到延迟马氏体的分解和碳化物的聚集长大作用,从而提高钢的回火稳定性,即提高钢的抗回火软化能力,V、W、Ti、Cr、Mo、Si的作用比较显着,Al、Mn、Ni的作用不明显。含有较高含量的
碳化物形成元素如V、W、Mo等的钢,在500~600℃回火时,析出细小弥散的特殊碳化物质点如V4C3、Mo2C、W2C等,代替部分较粗大的合金
渗碳体,使钢的强度不再下降反而升高,即出现二次硬化(见回火)。Mo对钢的
回火脆性有阻止或减弱的作用。③影响钢的强化和韧化。Ni以
固溶强化方式强化铁素体;Mo、V、Nb等
碳化物形成元素,既以弥散硬化方式又以固溶强化方式提高钢的屈服强度;碳的强化作用最显着。此外,加入这些合金元素,一般都细化
奥氏体晶粒,增加晶界的强化作用。影响钢的韧性因素比较复杂,Ni改善钢的韧性;Mn易使奥氏体晶粒粗化,对回火脆性敏感;降低P、S含量,提高钢的纯净度,对改善钢的韧性有重要作用(见金属的强化)。
根据钢种和钢的质量要求,合金结构钢的
冶炼,可采用
氧气顶吹转炉、
平炉、
电弧炉;再加入电渣重熔、真空除气。铸锭可采用连铸或模铸。
钢锭应缓慢冷却或热送
锻造、
轧制。钢锭加热时,应力求温度均匀并有足够的保温时间,以改善偏析缺陷和避免锻、轧时变形不均匀;锻、轧后的钢材,尺寸小的、特别是含碳0.2%左右的
ck,在600℃以上时应快速冷却,以免加重带状组织;截面较大的锻件,应采取措施消除内应力和
白点。
调质钢应尽可能
淬火成
马氏体组织,然后
回火成索氏体组织;
渗碳钢在渗碳过程中,渗层浓度
梯度不宜过大,以免在渗层晶界上出现连续网状
碳化物;氮化钢必须先经
热处理得到所需的性能,再经最后精加工才能进行氮化。氮化处理后除将脆薄的“白层”研磨去除外,不再加工。