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合金元素對鋼的機械性能的影響
提高鋼的強度是加入合金元素的主要目的之一。欲提高強度, 就要設法增大位錯運動的阻力。金屬中的強化機制主要有固溶強化、位錯強化、細晶強化、第二相(沉淀和彌散)強化。合金元素的強化作用, 正是利用了這些強化機制。
1. 對退火狀態下鋼的機械性能的影響
結構鋼在退火狀態下的基本相是鐵素體和碳化物。合金元素溶于鐵素體中, 形成合金鐵素體, 依靠固溶強化作用, 提高強度和硬度, 但同時降低塑性和韌性。
§7-2 合金結構鋼
用于制造重要工程結構和機器零件的鋼種稱為合金結構鋼。主要有低合金結構鋼、合金滲碳鋼、合金調質鋼、合金彈簧鋼、滾珠軸承鋼。
1. 用途主要用于制造汽車、拖拉機中的變速齒輪，內燃機上的凸輪軸、活塞銷等機器零件。這類零件在工作中遭受強烈的摩擦磨損，同時又承受較大的交變載荷，特別是沖擊載荷。
2. 性能要求
(1) 表面滲碳層硬度高，以保證優異的耐磨性和接觸疲勞抗力，同時具有適當的塑性和韌性。
(2) 心部具有高的韌性和足夠高的強度。心部韌性不足時，在沖擊載荷或過載作用下容易斷裂;強度不足時，則較脆的滲碳層易碎裂、剝落。
(3) 有良好的熱處理工藝性能 在高的滲碳溫度(900℃~950℃)下，奧氏體晶粒不易長大，并有良好的淬透性。
3. 成分特點
(1)低碳:碳含量一般為0.10%~0.25%，使零件心部有足夠的塑性和韌性。
(2) 加入提高淬透性的合金元素:常加入Cr、Ni、Mn、B等。
(3) 加入阻礙奧氏體晶粒長大的元素:主要加入少量強碳化物形成元素Ti、V、W、Mo等，形成穩定的合金碳化物。
4.鋼種及牌號
20Cr低淬透性合金滲碳鋼。這類鋼的淬透性低，心部強度較低。
20CrMnTi中淬透性合金滲碳鋼。這類鋼淬透性較高、過熱敏感性較小，滲碳過渡層比較均勻，具有良好的機械性能和工藝性能。
18Cr2Ni4WA和20Cr2Ni4A高淬透性合金滲碳鋼。這類鋼含有較多的Cr、Ni等元素，淬透性很高，且具有很好的韌性和低溫沖擊韌性。
5. 熱處理和組織性能
合金滲碳鋼的熱處理工藝一般都是滲碳后直接淬火，再低溫回火。 熱處理后，表面滲碳層的組織為合金滲碳體+回火馬氏體+少量殘余奧氏體組織，硬度為60HRC~62HRC。心部組織與鋼的淬透性及零件截面尺寸有關，完全淬透時為低碳回火馬氏體，硬度為40HRC~48HRC;多數情況下是屈氏體、回火馬氏體和少量鐵素體，硬度為25HRC~40HRC。心部韌性一般都高于700KJ/m2。
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