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(duì)鐵碳相圖及對(duì)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(duì)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?cè)阡撝幸徊糠止倘苡诨w相中，一含量高時(shí)可形成新的合金碳化合物。對(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)奧氏體形成速度影響不大。
(2)對(duì)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(jí)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(jí)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(duì)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(jí)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)工件進(jìn)行冷卻。