钢板钢中加入合金元素后,钢的基本组元铁和碳与加入的合金元素会发生交互作用。钢的合金化目的是希望利用合金元素与铁、碳的相互作用和对铁碳相图及对钢的热处理的影响来改善钢的组织和性能播报合金元素与铁、碳的相互作用
合金元素加入钢中后,主要以三种形式存在钢中。即:与铁形成固溶体;与碳形成碳化物;在高合金钢中还可能形成金属间化合物几乎所有的合金元素(除Pb外)都可溶入铁中 形成合金铁素体或合金奥氏体 按其对α-Fe或γ-Fe的作用 可将合金元素分为扩大奥氏体相区和缩小奥氏体相区两大类。扩大γ相区的元素—亦称奥氏体稳定化元素 主要是Mn、Ni、Co、C、N、Cu等 它们使A3点(γ-Fe α-Fe的转变点)下降 A4点( γ-Fe的转变点)上升 从而扩大γ-相的存在范围。其中Ni、Mn等加入到一定量后 可使γ相区扩大到室温以下 使α相区消失 称为完全扩大γ相区元素。另外一些元素(如C、N、Cu等) 虽然扩大γ相区 但不能扩大到室温 故称之为部分扩大γ相区的元素。
钢板合金元素对加热时相转变的影响合金元素影响加热时奥氏体形成的速度和奥氏体晶粒的大小。(1)对奥氏体形成速度的影响: Cr、Mo、W、V等强碳化物形成元素与碳的亲合力大 形成难溶于奥氏体的合金碳化物 显著减慢奥氏体形成速度;Co、Ni等部分非碳化物形成元素 因增大碳的扩散速度 使奥氏体的形成速度加快;Al、Si、Mn等合金元素对奥氏体形成速度影响不大。
(2)对奥氏体晶粒大小的影响:大多数合金元素都有阻止奥氏体晶粒长大的作用 但影响程度不同。强烈阻碍晶粒长大的元素有:V、Ti、Nb、Zr等;中等阻碍晶粒长大的元素有:W、Mn、Cr等;对晶粒长大影响不大的元素有:Si、Ni、Cu等;促进晶粒长大的元素:Mn、P等。
沸腾钢板与镇静钢板
1、沸腾钢板是由普通碳素结构钢沸腾钢热轧成的钢板。沸腾钢是一种脱氧不完全的钢,只用一定量的弱脱氧剂对钢液脱氧,钢液含氧量较高,当钢水注入钢锭模后,碳氧反应产生大量气体,造成钢液沸腾,沸腾钢由此而得名。沸腾钢含碳量低,由于不用硅铁脱氧,钢中含硅量也低(Si<0.07%)。沸腾钢的外层是在沸腾所造成的钢液剧烈搅动的条件下结晶成的,故表层纯净、致密,表面质量好,有很好的塑性和冲压性能,没有大的集中缩孔,切头少,成材率高,而且沸腾钢生产工艺简单,铁合金消耗少,钢材成本低。沸腾钢板大量用于制造各种冲压件,建筑及工程结构及一些不太重要的机器结构零部件。但沸腾钢心部杂质较多,偏析较严重,组织不致密,力学性能不均匀。同时由于钢中气体含量较多,故韧性低,冷脆和时效敏感性较大,焊接性能也较差。故沸腾钢板不适于制造承受冲击载荷、在低温条件下工作的焊接结构及其他重要结构。
钢板合金元素对回火转变的影响
(1)提高回火稳定性 合金元素在回火过程中推迟马氏体的分解和残余奥氏体的转变(即在较高温度才开始分解和转变), 提高铁素体的再结晶温度 使碳化物难以聚集长大,因此提高了钢对回火软化的抗力 即提高了钢的回火稳定性。提高回火稳定性作用较强的合金元素有:V、Si、Mo、W、Ni、Co等。
(2)产生二次硬化 一些Mo、W、V含量较高的高合金钢回火时 硬度不是随回火温度升高而单调降低 而是到某一温度(约400℃)后反而开始增大 并在另一更高温度(一般为550℃左右)达到峰值。这是回火过程的二次硬化现象 它与回火析出物的性质有关。当回火温度低于450℃时 钢中析出渗碳体; 在450℃以上渗碳体溶解 钢中开始沉淀出弥散稳定的难熔碳化物Mo2C、W2C、VC等 使硬度重新升高 称为沉淀硬化。回火时冷却过程中残余奥氏体转变为马氏体的二次淬火所也可导致二次硬化。