20Cr2Ni4A
§7-1 鋼的合金化

在鋼中加入合金元素后，鋼的基本組元鐵和碳與加入的合金元素會(huì)發(fā)生交互作用。鋼的合金化目的是希望利用合金元素與鐵、碳的相互作用和對鐵碳相圖及對鋼的熱處理的影響來改善鋼的組織和性能
相互作用
合金元素與鐵、碳的相互作用
合金元素加入鋼中后，主要以三種形式存在鋼中。即:與鐵形成固溶體;與碳形成碳化物;在高合金鋼中還可

 幾乎所有的合金元素(除)都可溶入鐵中, 形成合金鐵素體或合金按其對α-Fe或γ-Fe的作用, 可將合金元素分為擴(kuò)大奧氏體相區(qū)和縮小奧氏體相區(qū)兩大類。
擴(kuò)大γ相區(qū)的元素-亦稱奧氏體穩(wěn)定化元素, 主要Ni、Co、C、N、Cu等, 它們使A3點(diǎn)(γ-Fe α-Fe的轉(zhuǎn)變點(diǎn))下降, A4點(diǎn)( γ-Fe的轉(zhuǎn)變點(diǎn))上升, 從而擴(kuò)大γ-相的存在范圍。其中Ni、M等加入到一定量后, 可使γ相區(qū)擴(kuò)大到室溫以下, 使α相區(qū)消失, 稱為完全擴(kuò)大γ相區(qū)元素。另外一些元素(如C、N、Cu等), 雖然擴(kuò)大γ相區(qū), 但不能擴(kuò)大到室溫, 故稱之為部分?jǐn)U大γ相區(qū)的元素。

縮小γ相區(qū)元素--亦稱鐵素體穩(wěn)定化元素, 主要有Cr、Mo、W、V、Ti、Al、Si、B、、等。它們使A3點(diǎn)上升, A4點(diǎn)下降(鉻除外, 鉻含量小于7%時(shí), A3點(diǎn)下降; 大于7%后,A3點(diǎn)迅速上升), 從而縮小γ相區(qū)存在的范圍, 使鐵素體穩(wěn)定區(qū)域擴(kuò)大。按其作用不同可分為完全封閉γ相區(qū)的元素(如Cr、Mo、W、V、Ti、Al、Si等)和部分縮小γ相區(qū)的元素(如B、、等)。
2. 形成碳化物合金元素按其與鋼中碳的親和力的大小, 可分為碳化物形成元素和非碳化物形成元素兩大類。
常見非碳化物形成元素有:Ni、Co、Cu、Si、Al、N、B等。它們基本上都溶于鐵素體和奧氏體中。常見碳化物形成元素有:M、Cr、W、V、N、Z、Ti等(按形成的碳化物的穩(wěn)定性程度由弱到強(qiáng)的次序排列)，它們在鋼中一部分固溶于基體相中，一含量高時(shí)可形成新的合金碳化合物。對奧氏體和鐵素體存在范圍的影響
擴(kuò)大或縮小γ相區(qū)的元素均同樣擴(kuò)大或縮小Fe-Fe3C相圖中的γ相區(qū), 且同樣Ni或M的含量較多時(shí), 可使鋼在室溫下得到單相 (如1Cr18Ni9和ZGMn13高錳鋼等)， 而Cr、Ti、Si等超過一定含量時(shí), 可使鋼在室溫獲得單相鐵素體組織 (如1Cr17Ti高鉻等)。
對Fe-Fe3C相圖臨界點(diǎn)(S和E點(diǎn))的影響
擴(kuò)大γ相區(qū)的元素使Fe-Fe3C相圖中的共析轉(zhuǎn)變溫度下降, 縮小γ相區(qū)的元素則使其上升, 并都使共析反應(yīng)在一個(gè)溫度范圍內(nèi)進(jìn)行。幾乎所有的合金元素都使共析點(diǎn)(S)和共晶點(diǎn)(E)的碳含量降低，即S點(diǎn)和E點(diǎn)左移, 強(qiáng)碳化物形成元素的作用尤為強(qiáng)烈。
合金元素對鋼熱處理的影響

合金元素的加入會(huì)影響鋼在熱處理過程中的組織轉(zhuǎn)變。
1. 合金元素對加熱時(shí)相轉(zhuǎn)變的影響

合金元素影響加熱時(shí)奧氏體形成的速度和奧氏體晶粒的大小。
(1)對奧氏體形成速度的影響: Cr、Mo、W、V等強(qiáng)碳化物形成元素與碳的親合力大, 形成難溶于奧氏體的合金碳化物, 顯著減慢奧氏體形成速度;Co、Ni等部分非碳化物形成元素, 因增大碳的擴(kuò)散速度, 使奧氏體的形成速度加快;Al、Si、M等合金元素對奧氏體形成速度影響不大。
(2)對奧氏體晶粒大小的影響:大多數(shù)合金元素都有阻止奧氏體晶粒長大的作用, 但影響程度不同。強(qiáng)烈阻礙晶粒長大的元素有:V、

 

鋼板加工
1、鋼板切割方法適用于冷切割和熱切割。冷切割包括有水射流切割、剪切、鋸切或磨料切割;熱切割包括有氧氣燃料火焰切割(以下簡稱"火焰切割")、等離子切割和激光切割。
2、切割方法:通過相關(guān)工藝試驗(yàn)，掌握鋼板各種切割方法的一般特性和切割厚度范圍。
3、高級別耐磨鋼的火焰切割方法與普通低碳和低合金鋼的切割一樣簡單，在切割耐磨鋼厚板時(shí)，需要注意!!!隨著鋼板厚度和硬度的增加，切割邊部出現(xiàn)裂紋傾向加大。為防止鋼板切割裂紋的產(chǎn)生，切割時(shí)應(yīng)遵循以下建議:
切割裂紋:鋼板切割裂紋類似于焊接時(shí)產(chǎn)生氫致裂紋，如果鋼板切邊產(chǎn)生裂紋，將會(huì)在切后48小時(shí)至幾周內(nèi)才出現(xiàn)。因此，切割裂紋屬于延遲性裂紋，鋼板厚度和硬度越大，出現(xiàn)切割裂紋就越大。
預(yù)熱切割:鋼板切割裂紋有效的方法，就是在切割前進(jìn)行預(yù)熱。在進(jìn)行火焰切割前，鋼板通常都要預(yù)熱，其預(yù)熱溫度高低主要取決于鋼板質(zhì)量等級和板厚，見表2.預(yù)熱方法可采用火焰燒槍、電子加熱墊進(jìn)行的，也可以使用加熱爐加熱。為確定鋼板預(yù)熱效果，應(yīng)在加熱點(diǎn)被面測試所需溫度。

預(yù)熱特別注意，要使正個(gè)鋼板界面均勻受熱，以免接觸熱源的區(qū)域出現(xiàn)局部過熱現(xiàn)象。
低速切割:避免切割裂紋的另一種方法就是降低切割速度。如果無法進(jìn)行整版預(yù)熱，則可以使用局部預(yù)熱法代替。使用低速切割方法防止切割裂紋，其可靠性不如預(yù)熱。我們建議切割前先對切割帶用火焰槍空泡幾趟進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度達(dá)到100°C左右為宜。其 切割速度取決于鋼板等級和厚度
特別說明:將預(yù)熱和低速兩種火焰切割方法結(jié)合使用，可以進(jìn)一步降低切割裂紋的出現(xiàn)幾率。
切割后緩冷要求:無論對切割不見是否預(yù)熱，鋼板切割后的緩冷都會(huì)有效降低切割裂紋的風(fēng)險(xiǎn)。如果切割后將其帶有溫?zé)岬牟灰娺M(jìn)行堆放，使用隔熱毯將其覆蓋，也可以實(shí)現(xiàn)緩冷，緩冷要求冷卻到室溫。
切割后加熱要求:對于耐磨鋼板的切割，切割后立即采取加熱(低溫回火)，也是切割裂紋的有效方法和措施。鋼板切厚通過低溫回火處理，可以有效切割參與應(yīng)力(低溫回火工藝;保濕時(shí)間安5min/mm)
對于切割后加熱的方法，也采用燃燒槍、電子加熱毯和節(jié)哀熱爐的加熱方式進(jìn)行切割后的加熱。

降低鋼板軟化的措施鋼的抗軟化特性主要取決于它的化學(xué)成分、觀組織和加工方式。對于熱切割的部件，部件越小，整個(gè)部件軟化的風(fēng)險(xiǎn)就越大。如果鋼板溫度超過200-250°C，鋼板硬度就會(huì)降低。
切割方法:鋼板在切割小型部件時(shí)，焊槍和預(yù)熱所供應(yīng)的熱量將會(huì)在工件中聚集。切割不見尺寸越小，切割工件尺寸不得小于200mm，否則工件就將有軟化的風(fēng)險(xiǎn)。軟化風(fēng)險(xiǎn)的 的辦法是冷切割，例如水射流切割。若必須使用熱切割，則有限選擇等離子或激光切割。這是因?yàn)榛鹧媲懈罱o工件提供更多的熱量，因此提高了工件的溫度。
水下切割方法:限制和降低軟化區(qū)范圍的有效方法，在切割過程中使用水來楞伽鋼板及切割表面。因此，鋼板即可放在水中切割，也可以向切割面噴水進(jìn)行切割。使用水下切割方法可選擇等離子或火焰切割。水下切割具有以下特征:
切割熱影響區(qū)小;
防止整個(gè)工件的硬度降低;
減少切割工件變形;
切割后可以直接對工件進(jìn)行冷卻。