【中國緊固件網(wǎng)】若零部件要求具有特別高的強度( =1600-1800MPa)時,這時高溫回火得到的回火索氏體組織不能滿足要求,要采用淬火低溫回火,即在250-350℃左右回火,得到中、低碳回火馬氏體組織;鼗瘃R氏體發(fā)揮了碳在過飽和α相中的固溶強化、ε-Fe2.4C與基體共格產(chǎn)生的沉淀強化及馬氏體相變的冷作硬化(即加工硬化)等的綜合強化效應。其中,回火馬氏體的強度主要來自固溶在馬氏體α中的碳。研究表明,鋼中碳的質量分數(shù)w(C)在0.2%-0.5%范圍,可見,當鋼中w(C)=0.30%時,可獲得 約為1700MPa的高強度。w(C)每增加0.01%, 約增高300MPa。而且,w(C)在0.20%-0.30%的范圍內,回火馬氏體保持較好的韌性和較低的韌-脆轉化溫度;當w(C)超過0.30%,隨著鋼的強度繼續(xù)升高,鋼的韌性特別是斷裂韌性下降顯著。
與普通調質鋼一樣,合金元素在該類鋼中的作用也是提高淬透性,保證得到馬氏體組織。但在250-350℃回火,要產(chǎn)生低溫回火脆性。引起這類回火脆性有兩個方面的原因。首先,在這個溫度范圍回火,發(fā)生ε-Fe2.4C溶解,F(xiàn)e3C在馬氏體板條邊界和原奧氏體晶界析出,呈連續(xù)薄片狀,在沖擊負荷下沿馬氏體板條邊界裂開。在350℃以上,F(xiàn)e3C開始球化,韌性恢復。第二個原因是雜質元素磷、銻、錫等,在淬火加熱時發(fā)生在奧氏體晶界上的偏聚,經(jīng)淬火后雜質元素被凍結在原奧氏體晶界。以上雜質在原奧氏體晶界的富集和連續(xù)薄膜狀Fe3C的同時存在,兩者作用疊加,造成沿晶脆斷。合金元素錳和鉻加劇低溫回火脆化傾向,錳的質量分數(shù)在2%以上,淬火狀態(tài)也可發(fā)生沿晶斷裂,也進一步促進低溫回火脆性。鉬能改善低溫回火脆性,硅、鋁推遲ε-Fe2.4C向Fe3C轉變,將低溫回火脆化溫度范圍推向350℃以上。
鋼中碳的質量分數(shù)低于0.30%時,淬火后馬氏體的微觀結構為位錯型的板條馬氏體,具有高的強度和良好的韌性。在低溫回火后,其綜合力學性能優(yōu)于中碳調質鋼,并且冷脆傾向小,有低的疲勞缺口敏感度。中碳調質鋼和低碳馬氏體結構鋼力學性能的比較如表。
由于低碳鋼的淬透性較小,必須加入合金元素,故一般采用低碳低合金鋼。它們在熱軋后退火,具有低強度、高塑性和良好的冷變形性。例如,汽車用高強度螺栓、銷釘?shù),原來用中碳調質鋼,需要熱頂鍛鍛出螺栓頭,表面質量差。中碳調質鋼退火后硬度較高,碾壓螺紋也困難。用15MnVB代替40Cr制作上述零件,其優(yōu)點在于可用冷鐓成型,比熱頂鍛制的螺栓精度高,表面質量好,生產(chǎn)率高,承載能力提高45%-70%,減少了切削量,節(jié)約鋼材,延長了螺栓使用壽命,并滿足大功率新車型設計要求。又如采用20SiMnMoV鋼代替35CrMo鋼,制造石油用的吊環(huán),使吊環(huán)質量由原來的97Kg減少為29Kg,大大減輕了鉆井工人的勞動強度。
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