淬火方法
选择适当的淬火方法同选用淬火介质一样,可以保证在获得所要求的淬火组织和性能条件下,尽量减小淬火应力,减少工件变形和开裂倾向。
(1)单液淬火 它是将奥氏体状态的工件放入一种淬火介质中一直冷却到室温的淬火方法。这种方法操作简单,容易实现机械化,适用于形状简单的碳钢和合金钢工件。
(2)双液淬火 它是先将奥氏体状态的工件在冷却能力强的淬火介质中冷却至接近Ms点温度时,再立即转入冷却能力较弱的淬火介质中冷却,直至完成马氏体转变。
(3)分级淬火 它是将奥氏体状态的工件首先淬入略高于钢的Ms点的盐浴或碱浴炉中保温,当工件内外温度均匀后,再从浴炉中取出空冷至室温,完成马氏体转变(见图6-16曲线3)。
(4)等温淬火 它是将奥氏体化后的工件在稍高于Ms温度的盐浴或碱浴中冷却并保温足够时间,从而获得下贝氏体组织的淬火方法。
钢的淬透性
(1)淬透性的概念 钢的淬透性是指奥氏体化后的钢在淬火时获得淬硬层(也称为淬透层)深度的能力,其大小用钢在一定条件下淬火获得的淬硬层深度来表示。
(2)影响淬透性的因素 影响淬透性的主要因素是化学成分,除Co以外,所有溶于奥氏体中的合金元素都提高淬透性。另外,奥氏体的均匀性、晶粒大小及是否存在第二相等因素都会影响淬透性。
(3)淬透性的测定及其表示方法 淬透性的测定方法很多,目前应用得最广泛的是“末端淬火法”,简称端淬试验。试验时,先将标准试样加热至奥氏体化温度,停留30~40min,然后迅速放在端淬试验台上喷水冷却。
钢的淬硬性:表示钢淬火时的硬化能力,用淬成的马氏体可能得到的最高硬度表示。它主要取决于马氏体中的含碳量。含碳量越高,淬硬性越高。
钢的分类
一、按化学成分分类
按钢材的化学成分可分为碳素钢和合金钢两大类。
碳素钢按含碳量多少可分为低碳钢(C%≤0.25%)、中碳钢(C%=0.25%~0.60%)和高碳钢(C%>0.6%)三类。
合金钢按合金元素的含量又可分为低合金钢(合金元素总量<5%)、中合金钢(合金元素总量为5~10%)和高合金钢(合金元素总量>10%)三类。
合金钢按合金元素的种类可分为锰钢、铬钢、硼钢、铬镍钢、硅锰钢等。
二、按冶金质量分类
按钢中所含有害杂质硫、磷的多少,可分为普通钢(S%≤0.055%,P%≤0.045%)、优质钢(S%、P%≤0.040%)和高级优质钢(S%≤0.030%,P%≤0.035%)三类。
此外,按冶炼时脱氧程度,可将钢分为沸腾钢(脱氧不完全)、镇静钢(脱氧较完全)和半镇静钢三类。
三、按用途分类
按钢的用途可分为结构钢、工具钢、特殊钢三大类。
结构钢又分为工程构件用钢和机器零件用钢两部分。工程构件用钢包括建筑工程用钢、桥梁工程用钢、船舶工程用钢、车辆工程用钢。机器用钢包括调质钢、弹簧钢、滚动轴承钢、渗碳和渗氮钢、耐磨钢等。这类钢一般属于低、中碳钢和低、中合金钢。
工具钢分为刃具钢、量具钢、模具钢。主要用于制造各种刃具、模具和量具,这类钢一般属于高碳、高合金钢。
特殊性能钢分为不锈钢、耐热钢等。这类钢主要用于各种特殊要求的场合,如化学工业用的不锈耐酸钢、核电站用的耐热钢等。
四、按金相组织分类
按钢退火态的金相组织可分为亚共析钢、共析钢、过共析钢三种。
按钢正火态的金相组织可分为珠光体钢、贝氏体钢、马氏体钢、奥氏体钢等四种。
在给钢的产品命名时,往往把成分、质量和用途几种分类方法结合起来。如碳素结构钢、优质碳素结构钢、碳素工具钢、高级优质碳素工具钢、合金结构钢、合金工具钢、高速工具钢等
合金元素在钢中的作用
合金元素在钢中可以两种形式存在:一是溶解于碳钢原有的相中,另一种是形成某些碳钢中所没有的新相。在一般的合金化理论中,按与碳亲合力的大小,可将合金元素分为碳化物形成元素与非碳化物形成元素两大类。常用的合金元素有以下几种:
非碳化物形成元素:Ni、Co、Cu、Si、Al、N、B;
碳化物形成元素:Mn、Cr、Mo、W、V、Ti、Nb、Zr。
此外,还有稀土元素,一般用符号Re表示。
合金元素对钢中基本相的影响
钢的编号
钢种 |
分类 |
编号原则 |
钢种举例 |
常用热处理 |
应用举例 |
|
碳钢 |
普通碳钢 |
Q表示屈服点的字母,用最低屈服强度数值表示 |
Q235A |
/ |
钢筋 |
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优质碳钢 |
优质碳素结构钢 |
两位数字代表含碳量的万分数 |
45 |
调质或正火 |
小轴 |
|
(优质)碳素工具钢 |
T表示碳素工具钢,数字代表含碳量的千分数 |
T13 |
淬火后低温回火 |
锉刀 |
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铸铁 |
灰口铸铁 |
HT表示灰口铸铁,数字表示最小抗拉强度 |
HT150 |
/ |
端盖 |
|
球墨铸铁 |
QT表示球墨铸铁,第一组数字表示最小抗拉强度,第二组数字表示最低延伸率 |
QT600-3 |
调质 |
曲轴 |
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蠕墨铸铁 |
RuT表示蠕墨铸铁,数字表示最低抗拉强度 |
RuT420 |
/ |
|
||
可锻铸铁 |
KT表示可锻铸铁,第一组数字表示最低抗拉强度,第二组数字表示最低延伸率 |
KTH350-06 |
/ |
桥梁 |
||
合金钢 |
合金结构钢 |
低合金结构钢 |
数字表示含碳量的万分数,化学元素符号表示主加元素,后面的数字表示所加元素的百分数 |
16Mn |
/ |
桥梁 |
渗碳钢 |
20Cr |
渗碳后淬火、低温回火 |
活塞销 |
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调质钢 |
40 Cr |
调质 |
进气阀 |
|||
弹簧钢 |
55Si2Mn |
淬火后中温回火 |
汽车板簧 |
|||
滚动轴承钢 |
G表示滚动轴承钢,数字表示含碳量的千分数 |
GCr15 |
淬火后低温回火 |
轴承内圈 |
||
易切削结构钢 |
Y表示易切削结构钢,数字表示含碳量的万分数 |
Y30 |
调质 |
切削加工生产线 |
||
合金工具钢 |
刃具钢 |
数字表示含碳量的千分数,化学元素符号表示主加元素,后面的数字表示所加元素的百分数 |
9SiCr |
淬火后低温回火 |
丝锥 |
|
碳含量0.7~1.4%,主加碳化物形成元素W、Cr、V、Mo |
W18Cr4V |
高温淬火后三次回火 |
铣刀 |
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模具钢 |
数字表示含碳量的千分数,化学元素符号表示主加元素,后面的数字表示所加元素的百分数 |
Cr12 |
整体调质,表面氢化 |
冷冲模 |
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5CrMnMo |
淬火后多次回火 |
热锻模 |
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特殊性能钢 |
不锈钢 |
1Cr18Ni9Ti |
固溶处理 |
医疗器械 |
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耐热钢 |
1Cr11MoV |
调质 |
锅炉吊钩 |
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耐磨钢 |
ZGMn13 |
水韧处理 |
挖掘机的铲斗 |