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§7-1 鋼的合金化天津立興金屬制品有限公司022-26801886 13602061168 宋嫣然
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發生交互作用。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
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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大奧氏體相區和縮小奧氏體相區兩大類。
擴大γ相區的元素-亦稱奧氏體穩定化元素, 主要Ni、Co、C、N、Cu等, 它們使A3點(γ-Fe α-Fe的轉變點)下降, A4點( γ-Fe的轉變點)上升, 從而擴大γ-相的存在范圍。其中Ni、M等加入到一定量后, 可使γ相區擴大到室溫以下, 使α相區消失, 稱為完全擴大γ相區元素。另外一些元素(如C、N、Cu等), 雖然擴大γ相區, 但不能擴大到室溫, 故稱之為部分擴大γ相區的元素。
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縮小γ相區元素--亦稱鐵素體穩定化元素, 主要有Cr、Mo、W、V、Ti、Al、Si、B、、等。它們使A3點上升, A4點下降(鉻除外, 鉻含量小于7%時, A3點下降; 大于7%后,A3點迅速上升), 從而縮小γ相區存在的范圍, 使鐵素體穩定區域擴大。按其作用不同可分為完全封閉γ相區的元素(如Cr、Mo、W、V、Ti、Al、Si等)和部分縮小γ相區的元素(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定性程度由弱到強的次序排列)，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
擴大或縮小γ相區的元素均同樣擴大或縮小Fe-Fe3C相圖中的γ相區, 且同樣Ni或M的含量較多時, 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, 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(S和E點)的影響
擴大γ相區的元素使Fe-Fe3C相圖中的共析轉變溫度下降, 縮小γ相區的元素則使其上升, 并都使共析反應在一個溫度范圍內進行。幾乎所有的合金元素都使共析點(S)和共晶點(E)的碳含量降低，即S點和E點左移, 強碳化物形成元素的作用尤為強烈。
合金元素對鋼熱處理的影響
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合金元素的加入會影響鋼在熱處理過程中的組織轉變。
1. 合金元素對加熱時相轉變的影響
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合金元素影響加熱時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。強烈阻礙晶粒長大的元素有:V、
常稱工具鋼，含碳量從0.60%至1.70%，可以淬硬和回火。錘，撬棍等由含碳量0.75%的鋼制造; 切削工具如鉆頭，絲攻，鉸刀等由含碳量0.90% 至1.00% 的鋼制造。按鋼的品質分類按鋼的品質可分為普通碳素鋼和優質碳素鋼。(1)普通碳素結構鋼又稱普通碳素鋼，對含碳量、性能范圍以及磷、硫和其他殘余元素含量的限制較寬。在中國和某些 根據交貨的保證條件又分為三類:甲類鋼(A類鋼)是保證力學性能的鋼。乙類鋼(B類鋼)是保證化學成分的鋼。特類鋼(C類鋼)是既保證力學性能又保證化學成分的鋼，常用于制造較重要的結構件。中國生產和使用多的是含碳量在0.20%左右的A3鋼(甲類3號鋼)，主要用于工程結構。
有的碳素結構鋼還添加微量的鋁或鈮(或其他碳化物形成元素)形成氮化物或碳化物微粒，以限制晶粒長大，使鋼強化，節約鋼材。在中國和某些 ，為適應專業用鋼的特殊要求，對普通碳素結構鋼的化學成分和性能進行調整，從而發展了一系列普通碳素結構鋼的專業用鋼(如橋梁、建筑、鋼筋、壓力容器用鋼等)。
普通碳素結構鋼相比，硫、磷及其他非金屬夾雜物的含量較低。根據含碳量和用途的不同，這類鋼大致又分為三類:①小于0.25%C為低碳鋼，其中尤以含碳低于0.10%的08F,08Al等，由于具有很好的深沖性和焊接性而被廣泛地用作深沖件如汽車、制罐……等。20G則是制造普通鍋爐的主要材料。此外，低碳鋼也廣泛地作為滲碳鋼，用于機械制造業。②0.25~0.60%C為中碳鋼，多在調質狀態下使用，制作機械制造工業的零件。③大于0.6%C為高碳鋼，多用于制造彈簧、齒輪、軋輥等。根據含錳量的不同，又可分為普通含錳量(0.25~0.8%)和較高含錳量(0.7~1.0%和0.9~1.2%)兩鋼組。錳能改善鋼的淬透性，強化鐵素體，提高鋼的屈服強度、抗拉強度和耐磨性。通常在含錳高的鋼的牌號后附加標記"M"，如15Mn、20Mn以區別于正常含錳量的碳素鋼。
立興金屬制品(楚雄市分公司)成立多年以來，始終秉承“誠信為本、服務至上”的宗旨，公司所有 20mn鋼板產品用料精良，通過服務獲得客戶的滿意； 提高客戶對 20mn鋼板的信賴。 近年來，企業發展突飛猛進，生產規模迅速擴大， 20mn鋼板產品質量穩步提高，各項管理逐步規范，銷售額逐年猛增。我們愿以完善的質量體系， 勇于開拓、高信譽與各地區的客商攜手合作,開創美好未來！
40cr鋼板,40cr合金板，40cr中厚板
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，選擇直流正接進行線材的對焊試驗，即選用直流電源，線材接電源的正極，鎢極接電源的負極。
40cr鋼板含1%或2%氧化釷的鎢極發射電子效率高，電流承載能力好，且抗污染性能好，引弧容易并且電弧比較穩定。為了便于操作，選擇直徑為2 mm的較細的釷鎢極，并且電極前端磨尖。
40cr鋼板由于氬氣較低的電弧電壓特性對于薄板和線材的手弧焊特別有益，因此選擇氬氣做保護氣體。
40cr鋼板試驗選用直流手工氬弧焊機，焊接前，將鋼絲兩端頭仔細磨平，為防止焊點產生氣孔，將端頭油污清洗干凈。將兩端磨平的線材放在平整潔凈的對正板上（圖1），40cr鋼板使兩端頭對正，接頭處不留間隙，用壓鐵壓住接頭兩側。將線材接焊機正極，鎢極接負極，分別將電流調至20 A，15 A，10 A，8 A進行焊接。焊接時，在接頭旁邊引燃點弧并使之燃燒穩定，將電弧移至接頭處使接頭金屬熔化后迅速將電弧熄滅，同時輕微施加頂鍛力，冷卻后即完成焊接過程，焊接過程中不使用填充焊絲。40cr鋼板
40cr鋼板試驗發現，當焊接電流為20 A時，電弧燃燒劇烈，接頭處金屬飛濺嚴重，焊點塌陷嚴重。當電流調至15 A時，電弧燃燒較平穩，熔池飛濺少，但焊縫仍有塌陷。但電流降至10 A時，引弧容易，電弧燃燒穩定，焊縫處沒有塌陷現象。圖2為焊接電流10 A時，用數碼相機在LeicaMZ6型體視顯微鏡下拍下的焊接接頭形狀?？梢钥闯?，接頭的圓柱度較好，將其打磨后能滿足線鋸的要求。當電流調至8 A以下時，引弧困難且電弧不穩定，難以完成焊接過程。
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焊接接頭試驗
由于65Mn鋼具有過熱傾向，因此焊接熱影響區對接頭的力學性能影響很大。直徑0.7 mm的65Mn鋼絲經氬弧焊對焊后接頭處非常硬脆，輕輕折彎焊點處，就會在熔合線或焊縫處脆斷，斷口呈明顯的脆性斷裂形貌。所得接頭由焊縫和熱影響區組成，沿接頭軸線測試從焊縫中心至母材各個區域的顯微硬度。測量結果表明，從母材到熱影響區及焊縫中部，顯微硬度急劇增加，焊縫中部硬度達HV 1 060，這說明熱影響區及焊縫中部生成了硬脆組織。對于這種具有硬脆組織的接頭，為了提高其韌性和塑性，降低其硬度，獲得硬度、強度、塑性和韌性的適當配合，必須對焊接接頭進行適當的回火處理。熱處理后，應將熱影響區的脆性，同時應能使母材保持一定的強度和彈性?；鼗鹪谙涫诫娮锠t內進行，回火。將回火后的鋼絲焊接接頭處仔細打磨，使其直徑與母材直徑大致相等，再在WE-50拉伸試驗機上進行拉伸試驗。每種回火處理的試樣取三根，取其拉力的平均值。
由試驗可以看出，330℃以上熱處理后，母材彈性基本消失，且斷裂均發生在母材處，而不發生在焊點及其熱影響區，這說明熱處理后雖然熱影響區的脆性完全消失，但母材的強度被大大削落（經試驗，所用母材的抗拉強度為1 663 MP）。260℃保溫10 min時，雖然材料彈性基本不變，但熱影響區的脆性不能。當加熱溫度為280℃，保溫10 min時效果，熱影響區的抗拉強度只比母材降低20%左右，而母材的彈性消失較小。將280℃回火處理的焊頭沿軸線方向測試縱剖面上各個區的顯微硬度，發現焊縫處的硬度值降低到HV 500左右，比未處理時的硬度降低大約1倍。 焊好的環形鋼絲不但應能滿足一定的強度和彈性要求，而且具有一定的疲勞強度。
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65Mn鋼硬度zhidao
熱軋硬度：240~270HB
冷軋軟態硬度：190~220HB
冷軋硬態硬度：300~340HB
熱處理硬度：38~60HRC
65Mn鋼一般采用等溫淬火的較多內，等溫后硬度有兩個級別：40－45HRC和43－50HRC，前者適用于彈簧片等大變形零件，后者適用于比較厚的棘爪，卡抓之類小變形零件。
小工件用用鹽浴爐加熱，快速油容淬火，硬度可以達到55--62HRC
如果是退火或熱軋狀態下，應該差不多；如果65mn鋼板作為來彈簧鋼板已熱處理，硬度應該有42HRC以上，45#鋼供貨時熱軋態度，硬度只有幾個源HRC。如果單純比較熱處理硬度，65mn可以到60HRC，45#鋼可以到55HRC，與零件的尺寸和工藝條件有關。
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現貨材料產品主要以板材，棒材，條材，管材為主。型號包括：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）化學成分
鋼號 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
鋼號 質量等級 屈服點σ/MP
（在下列厚度或者直徑/mm時） 抗拉強度
δ5（%） 伸長率
δ5（%） 沖擊吸收功 180°彎曲實驗
（在系列厚度或者
直徑/mm時）
≤16 >16~35 >35~50 >50~100 溫度/℃ /J
≤16 >16~100
Q345 A 295 275 255 235 390~570 23 - - d=2a d=3a
