20Cr2Ni4A
§7-1 钢的合金化天津立兴金属制品有限公司022-26801886 13602061168 宋嫣然

在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
相互作用
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
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 几乎所有的合金元素(除)都可溶入铁中, 形成合金铁素体或合金按其对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、M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。
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缩小γ相区元素--亦称铁素体稳定化元素, 主要有Cr、Mo、W、V、Ti、Al、Si、B、、等。它们使A3点上升, A4点下降(铬除外, 铬含量小于7%时, A3点下降; 大于7%后,A3点迅速上升), 从而缩小γ相区存在的范围, 使铁素体稳定区域扩大。按其作用不同可分为完全封闭γ相区的元素(如Cr、Mo、W、V、Ti、Al、Si等)和部分缩小γ相区的元素(如B、、等)。
2. 形成碳化物合金元素按其与钢中碳的亲和力的大小, 可分为碳化物形成元素和非碳化物形成元素两大类。
常见非碳化物形成元素有:Ni、Co、Cu、Si、Al、N、B等。它们基本上都溶于铁素体和奥氏体中。常见碳化物形成元素有:M、Cr、W、V、N、Z、Ti等(按形成的碳化物的稳定性程度由弱到强的次序排列)，它们在钢中一部分固溶于基体相中，一含量高时可形成新的合金碳化合物。对奥氏体和铁素体存在范围的影响
扩大或缩小γ相区的元素均同样扩大或缩小Fe-Fe3C相图中的γ相区, 且同样Ni或M的含量较多时, 可使钢在室温下得到单相 (如1Cr18Ni9和ZGMn13高锰钢等)， 而Cr、Ti、Si等超过一定含量时, 可使钢在室温获得单相铁素体组织 (如1Cr17Ti高铬等)。
对Fe-Fe3C相图临界点(S和E点)的影响
扩大γ相区的元素使Fe-Fe3C相图中的共析转变温度下降, 缩小γ相区的元素则使其上升, 并都使共析反应在一个温度范围内进行。几乎所有的合金元素都使共析点(S)和共晶点(E)的碳含量降低，即S点和E点左移, 强碳化物形成元素的作用尤为强烈。
合金元素对钢热处理的影响
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合金元素的加入会影响钢在热处理过程中的组织转变。
1. 合金元素对加热时相转变的影响
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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、M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、

 

40cr钢板,40cr合金板，40cr中厚板

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，选择直流正接进行线材的对焊试验，即选用直流电源，线材接电源的正极，钨极接电源的负极。
40cr钢板含1%或2%氧化钍的钨极发射电子效率高，电流承载能力好，且抗污染性能好，引弧容易并且电弧比较稳定。为了便于操作，选择直径为2 mm的较细的钍钨极，并且电极前端磨尖。
40cr钢板由于氩气较低的电弧电压特性对于薄板和线材的手弧焊特别有益，因此选择氩气做保护气体。
40cr钢板试验选用直流手工氩弧焊机，焊接前，将钢丝两端头仔细磨平，为防止焊点产生气孔，将端头油污清洗干净。将两端磨平的线材放在平整洁净的对正板上（图1），40cr钢板使两端头对正，接头处不留间隙，用压铁压住接头两侧。将线材接焊机正极，钨极接负极，分别将电流调至20 A，15 A，10 A，8 A进行焊接。焊接时，在接头旁边引燃点弧并使之燃烧稳定，将电弧移至接头处使接头金属熔化后迅速将电弧熄灭，同时轻微施加顶锻力，冷却后即完成焊接过程，焊接过程中不使用填充焊丝。40cr钢板
40cr钢板试验发现，当焊接电流为20 A时，电弧燃烧剧烈，接头处金属飞溅严重，焊点塌陷严重。当电流调至15 A时，电弧燃烧较平稳，熔池飞溅少，但焊缝仍有塌陷。但电流降至10 A时，引弧容易，电弧燃烧稳定，焊缝处没有塌陷现象。图2为焊接电流10 A时，用数码相机在LeicaMZ6型体视显微镜下拍下的焊接接头形状。可以看出，接头的圆柱度较好，将其打磨后能满足线锯的要求。当电流调至8 A以下时，引弧困难且电弧不稳定，难以完成焊接过程。
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焊接接头试验
由于65Mn钢具有过热倾向，因此焊接热影响区对接头的力学性能影响很大。直径0.7 mm的65Mn钢丝经氩弧焊对焊后接头处非常硬脆，轻轻折弯焊点处，就会在熔合线或焊缝处脆断，断口呈明显的脆性断裂形貌。所得接头由焊缝和热影响区组成，沿接头轴线测试从焊缝中心至母材各个区域的显微硬度。测量结果表明，从母材到热影响区及焊缝中部，显微硬度急剧增加，焊缝中部硬度达HV 1 060，这说明热影响区及焊缝中部生成了硬脆组织。对于这种具有硬脆组织的接头，为了提高其韧性和塑性，降低其硬度，获得硬度、强度、塑性和韧性的适当配合，必须对焊接接头进行适当的回火处理。热处理后，应将热影响区的脆性，同时应能使母材保持一定的强度和弹性。回火在箱式电阻炉内进行，回火。将回火后的钢丝焊接接头处仔细打磨，使其直径与母材直径大致相等，再在WE-50拉伸试验机上进行拉伸试验。每种回火处理的试样取三根，取其拉力的平均值。
由试验可以看出，330℃以上热处理后，母材弹性基本消失，且断裂均发生在母材处，而不发生在焊点及其热影响区，这说明热处理后虽然热影响区的脆性完全消失，但母材的强度被大大削落（经试验，所用母材的抗拉强度为1 663 MP）。260℃保温10 min时，虽然材料弹性基本不变，但热影响区的脆性不能。当加热温度为280℃，保温10 min时效果，热影响区的抗拉强度只比母材降低20%左右，而母材的弹性消失较小。将280℃回火处理的焊头沿轴线方向测试纵剖面上各个区的显微硬度，发现焊缝处的硬度值降低到HV 500左右，比未处理时的硬度降低大约1倍。 焊好的环形钢丝不但应能满足一定的强度和弹性要求，而且具有一定的疲劳强度。
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65Mn钢硬度zhidao
热轧硬度：240~270HB
冷轧软态硬度：190~220HB
冷轧硬态硬度：300~340HB
热处理硬度：38~60HRC
65Mn钢一般采用等温淬火的较多内，等温后硬度有两个级别：40－45HRC和43－50HRC，前者适用于弹簧片等大变形零件，后者适用于比较厚的棘爪，卡抓之类小变形零件。
小工件用用盐浴炉加热，快速油容淬火，硬度可以达到55--62HRC
如果是退火或热轧状态下，应该差不多；如果65mn钢板作为来弹簧钢板已热处理，硬度应该有42HRC以上，45#钢供货时热轧态度，硬度只有几个源HRC。如果单纯比较热处理硬度，65mn可以到60HRC，45#钢可以到55HRC，与零件的尺寸和工艺条件有关。
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现货材料产品主要以板材，棒材，条材，管材为主。型号包括：12Mn、15MnVN、16Mn、15MnV、14MnNb、Q295（A、B）、Q345（ABCDE）、Q390（ABCDE）、Q420（ABCDE）、Q460（CED）、Q500（DE）、Q550（DE）、Q620（DE）、Q690（DE）、Q960（DE）......
Q295（AB）化学成分
钢号 GB C≤ Si≤ M P≤ S≤ V Nb Ti Al≥ 其他
 Q295 A 0.16 0.55 0.8~1.5 0.045 0.045 0.02~0.15 0.015~0.06 0.02~0.2  
 Q295 B 0.16 0.55 0.8~1.5 0.04 0.04 0.02~0.15 0.015~0.06 0.02~0.2  

钢号 质量等级 屈服点σ/MP
（在下列厚度或者直径/mm时） 抗拉强度
δ5（%） 伸长率
δ5（%） 冲击吸收功 180°弯曲实验
（在系列厚度或者
直径/mm时）
      
  ≤16 >16~35 >35~50 >50~100   温度/℃ /J 
          ≤16 >16~100
Q345 A 295 275 255 235 390~570 23 - - d=2a d=3a

 

NM500是高强度耐磨钢板，其具有较高的抗磨损能力，布氏硬度值达到500(HBW)主要是在需要耐磨的场合或部位提供保护，使设备寿命更长，减少维修带来的检修和停机，相应的减少资金的投入。
命名:N是"耐磨"中"耐"的 个拼音字母.
M是"耐磨"中"磨"的 个拼音字母.
500是布氏硬度值HB值。(500硬度值是广义的，国产NM500硬度值是在500左右。)
应 用:NM500耐磨钢板被广泛应用工程机械、 环保机械、冶金机械、磨具、轴承等产品零部件。
耐磨钢板加工
1、钢板切割方法适用于冷切割和热切割。冷切割包括有水射流切割、剪切、锯切或磨料切割;热切割包括有氧气燃料火焰切割(以下简称"火焰切割")、等离子切割和激光切割。
2、切割方法:通过相关工艺试验，掌握钢板各种切割方法的一般特性和切割厚度范围。
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高级别耐磨钢的火焰切割方法与普通低碳和低合金钢的切割一样简单，在切割耐磨钢厚板时，需要注意!!!随着钢板厚度和硬度的增加，切割边部出现裂纹倾向加大。为防止钢板切割裂纹的产生，切割时应遵循以下建议:
切割裂纹:钢板切割裂纹类似于焊接时产生氢致裂纹，如果钢板切边产生裂纹，将会在切厚48小时至几周内才出现。因此，切割裂纹属于延迟性裂纹，钢板厚度和硬度越大，出现切割裂纹就越大。
预热切割:钢板切割裂纹有效的方法，就是在切割前进行预热。在进行火焰切割前，钢板通常都要预热，其预热温度高低主要取决于钢板质量等级和板厚，见表2.预热方法可采用火焰烧枪、电子加热垫进行的，也可以使用加热炉加热。为确定钢板预热效果，应在加热点被面测试所需温度。
注意:预热特别注意，要使正个钢板界面均匀受热，以免接触热源的区域出现局部过热现象。
低速切割:避免切割裂纹的另一种方法就是降低切割速度。如果无法进行整版预热，则可以使用局部预热法代替。使用低速切割方法防止切割裂纹，其可靠性不如预热。我们建议切割前先对切割带用火焰枪空泡几趟进行预热，预热温度达到100°C左右为宜。其 切割速度取决于钢板等级和厚度
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特别说明:将预热和低速两种火焰切割方法结合使用，可以进一步降低切割裂纹的出现几率。
切割后缓冷要求:无论对切割不见是否预热，钢板切割后的缓冷都会有效降低切割裂纹的风险。
如果切割后将其带有温热的不见进行堆放，使用隔热毯将其覆盖，也可以实现缓冷，缓冷要求冷却到室温。
切割后加热要求:对于耐磨钢板的切割，切割后立即采取加热(低温回火)，也是切割裂纹的有效方法和措施。钢板切厚通过低温回火处理，可以有效切割参与应力(低温回火工艺;保湿时间安5min/mm)
对于切割后加热的方法，也采用燃烧枪、电子加热毯和节哀热炉的加热方式进行切割后的加热。
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