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浅谈合金结构钢感应加热的相变特点

2015-07-20

合金钢在机械行业的应用很广泛,上海恒精就针对合金钢结果钢感应加热的相变特点进行如下分析:于合金钢的淬火合金结构钢是在碳素结构钢的基础上适量加入一种或几种合金元素,其目的是提高钢的淬适性,通过热处理手段,提高零件的整体强度和韧性。然而感应加热淬火主要用于零件的表面淬火或零件局部表面淬火,淬火层多为1-3 mm ,中碳结构钢的淬透性和淬硬性能满足大多数表面淬火零件的要求。中型和重型汽车的半轴及转向节等零件,由于载荷较大,其淬火层要求一般在4 mm 以上,中碳结构钢的淬透性不保证这样深淬火层,而不得不使用中碳合金结构钢,常用钢种是40Cr 4OMnB 

在感应加热时,合金元素对奥氏体的形成、奥氏体晶粒大小及淬火后的组织有着重大的影响,主要表现在以下几个方面:

 多数合金元素使钢的共析点向碳浓度较低的方向移动,从而改变了钢的原始组织状态;

 合金元素改变了相变的开始温度;

 合金元素影响碳化物的稳定性;

 合金元素影响碳在铁中的扩散速度。

 

现将铬、锰、硼等元素的作用具体分析如下:

铬是形成碳化物的元素,它的存在能导致碳在铁中的扩散速度减小,其合金碳化物又比较稳定,会使相变过程变慢,因此铬能明显地提高相变温度,并使相变温度范围变得更宽。例如4OCr 钢在感应加热淬火时,其淬火温度是900-960  

锰是非碳化物形成元素,它与碳的亲合力略强于铁,锰的碳化物的稳定性与渗碳体相似,所以,对碳的扩散速度影响很小。锰能降低Ac1点,故其加热温度在比碳钢的临界点稍低时,即可得到奥氏体,且不具有阻碍奥氏体晶粒长大的能力。基于上述理由,锰钢的淬火温度与含碳量相同的碳钢淬火加热温度相同或略低一些。例如,在相同的原始组织和相同的加热速度下,45Mn2 的淬火加热温度为860-920 ,而45 钢为880-920 

硼是我国富有的合金元素,微量的硼(0.0005%-0.005 %)加入钢中,就能比较显著地提高钢的淬透性,从而代替很多贵重的合金元素。推广硼钢的应用对于我国有着重要的经济意义。

感应热处理常用的硼钢有40MnB 45MnB 等。微量的硼加入钢中,对钢的相变点没有明显影响,但它能使奥氏体晶粒具有长大倾向。有关资料表明,4oMnB 的临界点Ac1730℃,Ac3780℃,与40钢的临界点相近,所以它们的淬火加热温度也很相近。40MnB 的感应淬火加热温度多为560-900  

合金元素TiVM。等,在钢中形成稳定的难溶解的碳化物。在感应加热时,由于加热速度快、没有保温时间,合金碳化物来不及溶解到奥氏体中,奥氏体是低碳的,在淬火冷却时,合金碳化物又成为转变的晶核,因此降低了钢的淬透性和淬硬性,提高淬火加热温度,或增加加热时间,能提高硬化层深度和淬火硬度,但又增加淬火裂纹倾向。因此,感应加热淬火的零件中,很少使用TiVMo的含金钢。