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合金元素對鋼的工藝性能的影響

發布時間:2015.06.18     瀏覽次數:     新聞來源:www.rzfypl.tw

鋼的工藝性能包括焊接性能、切削加工性能、塑性加工性能和鑄造性能等。
合金元素鋼對焊接性能的影響
焊接是工程構件有鋼的常用方法。金屬構件要求焊縫與母材有牢固地結合,強度不低于母材,焊縫熱影響區有較高的韌性,沒有焊接裂紋。在焊接過程中,焊縫被鋼液充滿,焊縫的熱量為周圍的母材吸收,焊縫的冷速很大,往往超過母材鋼中的臨界冷卻速度,造成局部淬火,發生相變,在焊縫和熱影響區產生很大的內應力。熱影響區因高溫引起晶粒長大,這些都會促使焊接裂紋產生。合金元素對鋼材焊接性能的影響為:增加淬透性的元素如Mn、Cr、Mo等都對焊接性產生有害作用。通常用碳當量(把其他元素對鋼焊接性的影響和地熱影響區硬化傾向的作用折合成碳的作用)來作為鋼焊接性好壞的判據。
合金元素對鋼的切削加工的影響
金屬的切削性能是指金屬被切削的難易程度和加工表面的質量。為了提高鋼的切削性能,可在鋼中加入一些能改善切削性能的合金元素,最常用的元素是S,其次是Pb和P。
由于硫在鋼中與錳形成球狀或點狀硫化錳夾雜,破壞了金屬基體的連續性,使切削抗力降低,切屑易于碎斷,在易切削鋼中S的質量分數可在達0.08%~0.30%。Pb在鋼中完全不溶,以2~3μm的極細質點均勻分布于鋼中,使切削易斷,同時起潤滑作用,改善了鋼的切削性能,在易削鋼中Pb的質量分數控制在0.10%~0.30%。將少量的P溶入鐵素體中,可提高其硬度和脆性,有利于獲得良好的加工表面質量。
合金元素對鋼的塑性加工性能的影響
鋼的塑性加工分為熱加工和冷加工兩種。熱加工工藝性能通常由熱加工時鋼的塑性和變形抗力、可加工溫度范圍、抗氧化能力、對鍛造加熱和鍛后冷卻的要求等來評價。合金元素溶和固溶體中,或在鋼中形成碳化物,都能使鋼的熱變形抗力提高和塑性明顯降低,容易發生鍛裂現象。但有些元素(如V、Nb、Ti等),其碳化物在鋼中呈彌散狀分布時,對鋼的塑性影響不大。另外,合金元素一般都降低鋼的導熱性和提高鋼的淬透性,因此為了防止開裂,合金鋼鍛造時的加熱和冷卻都必須緩慢。
冷加工工藝性能主要包括鋼的冷態變形能力和鋼件的表面質量兩方面。溶解在固溶體中的合金元素,一般將提高鋼的冷加工硬化響度,使鋼承受塑性變形后很快地變硬變脆,這對鋼的冷加工是很不利的。因此,對于那些需要經受大量塑性變形加工的鋼材,在冶煉時應限制其中各種殘存合金元素的量,特別是要嚴格控制S、P等。另一方面C、Si、P、S、Ni、Cr、V、Cu等元素還會使鋼材的冷態壓延性能惡化。
合金元素對鋼的鑄造性能的影響
鋼的鑄造性能主要由鑄造時金屬的流動性、收縮特點、偏析傾向等來綜合評定。它們與鋼的固相線和液相線溫度的垂直距離及結晶溫度區間的大小有關。固、液相線的溫度差越低,結晶溫度區間越窄,鑄造性能越好。因此,合金元素的作用主要取決于其鐵碳相圖的影響。另外,一些元素如Cr、Mo、V、Ti、Al等,在鋼中形成高熔點碳化物或氧化物質點,將增大鋼液的粘度,降低其流動性,使鑄造性能惡化。

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