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根據(jù)鋼種和鋼的質(zhì)量要求,合金結(jié)構(gòu)鋼的冶煉,正宏模具鋼材公司采用氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐、平爐、電弧爐;或再加電渣重熔、真空除氣。
鑄錠可采用連鑄或模鑄。
鋼錠應(yīng)緩慢冷卻或熱送鍛造、軋制。
鋼錠加熱時(shí),應(yīng)力求溫度均勻并有足夠的保溫時(shí)間,以改善偏析缺陷和避免鍛、軋時(shí)變形不均勻;鍛、軋后的鋼材,尺寸小的、特別是含碳0.2%左右的滲碳鋼,在600℃以上時(shí)應(yīng)快速冷卻,以免加重帶狀組織;截面較大的鍛件,應(yīng)采取措施消除內(nèi)應(yīng)力和白點(diǎn)。
調(diào)質(zhì)鋼應(yīng)盡可能淬火成馬氏體組織,然后回火成索氏體組織;滲碳鋼在滲碳過(guò)程中,滲層濃度梯度不宜過(guò)大,以免在滲層晶界上出現(xiàn)連續(xù)網(wǎng)狀碳化物;氮化鋼必需先經(jīng)熱處理得到所需的性能,再經(jīng)后精加工才能進(jìn)行氮化。氮化處理后除將脆薄的"白層"研磨除去外,不再加工。在焊接接頭中,由于焊縫一般含碳量低,缺口敏感性小,而近縫區(qū)由于晶粒粗大,過(guò)飽和空位濃度高,應(yīng)力集中程度高等不利條件,使近縫區(qū)易于產(chǎn)生延遲裂紋。
合金結(jié)構(gòu)鋼由于具有合適的淬透性,經(jīng)適宜的金屬熱處理后,顯微組織為均勻的索氏體、貝氏體或極細(xì)的珠光體,因而具有較高的抗拉強(qiáng)度和屈強(qiáng)比(一般在0.85左右),較高的韌性和疲勞強(qiáng)度,和較低的韌性-脆性轉(zhuǎn)變溫度,可用于制造截面尺寸較大的機(jī)器零件。氮化鋼還需加入易形成氮化物的合金元素(如Al、Cr、Mo等)。
合金元素作用有三個(gè)方面:①增大鋼的淬透性。淬透性是指鋼淬火時(shí),從表層起淬成馬氏體層的深度,是取得良好綜合性能的主要參數(shù)。除Co外,幾乎所有合金元素如 Mn、Mo、Cr、Ni、Si和C、N、B等都能提高鋼的淬透性,其中 Mn、Mo、Cr、B的作用強(qiáng),其次是Ni、Si、Cu。鋼錠加熱時(shí),應(yīng)力求溫度均勻并有足夠的保溫時(shí)間,以改善偏析缺陷和避免鍛、軋時(shí)變形不均勻。而強(qiáng)碳化物形成元素如 V、Ti、Nb等,只有溶于奧氏體中時(shí)才能增大鋼的淬透性。
②影響鋼的回火過(guò)程。由于合金元素在回火時(shí)能阻礙鋼中各種原子的擴(kuò)散,因而在同樣溫度下和碳素鋼相比,一般均起到延遲馬氏體的分解和碳化物的聚集長(zhǎng)大作用,從而提高鋼的回火穩(wěn)定性,即提高鋼的抗回火軟化能力,V、W、Ti、Cr、Mo、Si的作用比較顯著,Al、Mn、Ni的作用不明顯。含有較高含量的碳化物形成元素如V、W、Mo等的鋼,在500~600℃回火時(shí),析出細(xì)小彌散的特殊碳化物質(zhì)點(diǎn)如V4C3、Mo2C、W2C等,代替部分較粗大的合金滲碳體,使鋼的強(qiáng)度不再下降反而升高,即出現(xiàn)二次硬化。合金結(jié)構(gòu)鋼一般采用電弧爐和氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐冶煉,要求高的采用爐外精煉、電渣重熔或真空處理、真空感應(yīng)爐冶煉或雙真空冶煉、合適的熱處理。Mo對(duì)鋼的回火脆性有阻止或減弱的作用。
③影響鋼的強(qiáng)化和韌化。Ni以固溶強(qiáng)化方式強(qiáng)化鐵素體;Mo、V、Nb等碳化物形成元素,既以彌散硬化方式又以固溶強(qiáng)化方式提高鋼的屈服強(qiáng)度;碳的強(qiáng)化作用顯著。此外,加入這些合金元素,一般都細(xì)化奧氏體晶粒,增加晶界的強(qiáng)化作用。85左右),較高的韌性和疲勞強(qiáng)度,和較低的韌性-脆性轉(zhuǎn)變溫度,可用于制造截面尺寸較大的機(jī)器零件。影響鋼的韌性因素比較復(fù)雜,Ni改善鋼的韌性;Mn易使奧氏體晶粒粗化,降低P、S含量,提高鋼的純凈度,對(duì)改善鋼的韌性有重要作用.
合金結(jié)構(gòu)鋼和碳素結(jié)構(gòu)鋼的區(qū)別
合金結(jié)構(gòu)鋼由于添加了合金元素鎳、硅、鉻、錳、鉬、硼等,對(duì)鋼材的焊接性能、綜合力學(xué)性能進(jìn)行改善,
碳素結(jié)構(gòu)鋼就是不添加合金元素對(duì)剛才性能進(jìn)行改變的鋼材,可以理解碳就是一種合金元素,碳素結(jié)構(gòu)鋼就是含碳的鋼材,不具備添加了其他合金元素的鋼材的優(yōu)良力學(xué)性能和焊接性能。
碳素鋼的優(yōu)點(diǎn)是便宜,合金元素也是要錢的。隨著含碳量的增加,硬度剛度提升、韌性下降。脆性增加。
合金元素對(duì)鋼材性能的改變也不是越多越好,隨著合金元素的增加,焊接性下降,容易出現(xiàn)冷裂。有一種評(píng)價(jià)鋼材焊接性的方法就是碳當(dāng)量法,就是把合金元素在鋼材中的作用用相同量的碳含量來(lái)處理。
低合金高強(qiáng)鋼在焊接過(guò)程中冷裂紋形成的基本條件有3個(gè):
1.焊接接頭形成淬硬組織;2.擴(kuò)散氫的存在和濃集;3.存在著較大的焊接拉伸應(yīng)力。
冷裂紋的預(yù)防措施主要有幾方面:
一是選擇合理的焊接規(guī)范和線能,改善焊縫及熱影響區(qū)組織狀態(tài),如焊前預(yù)熱、控制層間溫度、焊后緩冷或后熱等以加快氫分子逸出;
二是采用堿性焊條或焊劑,以降低焊縫中的擴(kuò)散氧含量。
三是焊條和焊劑在使用前應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)定的要求進(jìn)行烘干(低氫焊條300℃~350℃保溫lh;酸性焊條l00℃~l50℃保溫lh;焊劑200℃~250°保溫2h),認(rèn)真清理坡口和焊絲,汰除油污、水分和銹斑等臟物,以減少氫的來(lái)源。
四是焊后及時(shí)進(jìn)行熱處理。一種是進(jìn)行退火處理,以消除內(nèi)應(yīng)力,使淬火組織回火,改善其韌性;二是進(jìn)行消氫處理,使氫從焊接接頭中充分逸出。除此之外,選材上提高鋼材質(zhì)量,減少鋼材中的層狀?yuàn)A雜物,