合金在高品质线材中的作用解释.pdf

合金元素在高品质线材中的作用 合金元素在钢中的作用 1. 2. 合金元素在高品质线材中的作用 3. 微合金元素在钢中的作用 ?汇报内容 合金化元素 钢的基体 微合金化元素 除了溶质原子的拖曳作用之外， 几乎总是通过第二相粒子的析出 影响钢的组织性能 质量分数通常低于0.1％ C、Si、Mn、Cr、Ni、W、Mo 、B等元素 Nb、V、Ti等元素 ?概述 ?钢铁材料在不同热力学条件下的基本状态—— C与α-Fe、γ-Fe的 固溶体，即铁素体和奥氏体 ?固溶强化——C作为间隙原子固溶于铁基体中 ?弥散强化——C在钢中的渗碳体析出物具有很强的弥散强化作用 *C 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 0 196 392 588 784 980 Mn Cr Si C 抗 拉 强 度 增 加 值 / M P a 合金元素含量/wt% 合金元素对淬火回火后抗拉强度的影响 ?1 合金元素在钢中的作用 碳是决定高碳钢线材轧制冷却后组织性能的主要元素 ?在亚共析钢范围内，随含碳量增加，铁素体相对量减少，珠光体 量增加，抗拉强度不断提高。 ?含碳量达到共析成分时，全部为珠光体。 ?在过共析钢范围内，随含碳量增加，先共析渗碳体量增加，珠光 体相对量减少。随含碳量增加，硬度（HB）直线上升，韧性下降， 抗拉强度提高缓慢，以致于最后抗拉强度随含碳量增加而降低。抗 拉强度的变化是由于先共析渗碳体量增多，并沿原奥氏体晶界析出， 形成网状，使钢的脆性增大，容易发生早期断裂，从而降低抗拉强 度。 *C ?1 合金元素在钢中的作用 ?Si在钢中不形成碳化物，而是固溶到铁素体中可使铁素体晶粒发生 畸变，从而有效地提高铁素体基体的强度。 ?促进钢在回火时碳化物的析出起到沉淀强化作用 ?但硅的石墨化倾向较大，促进渗碳体形成石墨碳而使钢的塑韧性和 疲劳强度下降。因此作为强化高碳钢的添加元素极少应用。当Si 超过0. 6wt% 时，其冲击韧性就有下降趋势。 ?含硅钢多数用于低碳低合金结构钢和合金弹簧钢。提高弹减抗力能 力最强，1.5～2.0wt%Si弹减抗力值最高，且基本稳定，超过2.0wt% 则下降。 ?硅含量上升会使钢丝的塑性和延伸性能相应降低，尤其是当硅酸盐 以夹杂物的形式存在于钢中，对拉拔不利，容易造成拉丝磨损或拉 丝断裂。 *Si ?1 合金元素在钢中的作用 ?一定的置换固溶强化作用——锰是较弱的碳化物形成元素，大部分溶 于铁素体而使铁素体强化。 ?奥氏体稳定化元素，可明显提高钢的淬透性。但当Mn含量小于 0.1wt%时作用很小。当含量超过1wt%时由于淬透性增强，热轧后钢 的组织很可能转变为贝氏体或马氏体，使钢的韧性变坏，以致使钢丝 不易加工且稳定性变差 。 ?锰具有晶粒长大倾向，添加过量会使晶粒粗化，韧性下降。 ?低碳钢 *Mn ?1 合金元素在钢中的作用 ?低碳钢—由于加工性能上的需要调整钢中的C、Mn含量，采取降低C 含量来提高成形性、焊接性等要求，但为了满足强度要求又在钢中添 加锰等合金元素。 ?C、Mn是保证硬线钢强度的重要元素，但同时降低塑性。因此将碳 含量控制在0.76~0.80%,Mn含量控制在0.70~0.85%之间。C、Mn含量 不能同时偏下限，否则盘条抗拉强度难以提高，而且材料的加工硬化 率会降低，造成成品强度不足。 *Mn ?1 合金元素在钢中的作用 ?Cr是强碳化物形成元素，基本上是置换渗碳体内的铁原子而形成 合金渗碳体（Fe Cr）3 C。增强了Fe 和C 的亲和力，从而提高其 稳定性，阻止热轧时奥氏体晶粒长大，提高索氏体化形成能力。在 高碳钢基础上，添加0. 1% ～0. 3%的Cr ，经斯太尔摩冷却后，取 得性能良好的索氏体化盘条。 ?Cr提高钢的淬透性，降低Ms点，残余奥氏体随Cr含量的增加而增 加，但硬度主要取决于基体组织，而残余奥氏体和少量的碳化物对 硬度影响不大。 ?在不锈钢和耐热钢中，Cr能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性 ?当Cr质量分数达到1. 0wt%时,钢的导热系数显著降低，在标准件 的热处理过程中，应适当减慢速度，以免产生过高的应力集中而发 生开裂。 *Cr ?1 合金元素在钢中的作用 ?Mo能够改善钢的锻造性能,显著降低临界冷却速度,提高淬透 性,同时消除钢的回火脆性。 ?Mo是一种强化α固溶体,其原子半径比α - Fe原子半径大,当钼 溶解到α固溶体时,使得固溶体发生强烈的晶格畸变,同时增加 晶格原子键