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20Cr2Ni4A
§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、

 




 

219

18.601

21.209

23.805

26.388

273

23.262

26.536

29.797

33.046

325

27.750

31.665

35.568

39.458

355

38.897

43.158

47.406

51.641

377

41.339

45.871

50.390

54.897

426

46.777

51.913

57.036

62.147

450

480

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單位:Kg/m

壁 厚

外 徑

6.5

7

8

8.5

32

4.088

38

5.049

42

5.691

45

6.172

50

6.973

7.423

8.286

8.699

54

7.614

8.114

9.075

9.538

57

8.095

8.632

9.667

10.167

60

8.576

9.149

10.259

10.796

63.5

9.137

9.754

10.950

11.529

68

9.858

10.530

11.838

12.473

70

10.179

10.876

12.232

12.892

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10.660

11.394

12.824

13.521

76

11.141

11.912

13.416

14.150

89

13.225

14.156

15.981

16.875

108

16.270

17.436

19.729

20.858

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21.751

24.662

26.098

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24.446

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31.548

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34.064

36.598

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44.126

273

42.720

45.920

52.283

55.445

325

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54.897

62.542

66.346

355

55.865

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68.460

72.634

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63.873

72.801

77.246

426

67.246

72.332

82.468

87.518

450

71.093

76.475

87.203

92.549

 



 

480

75.902

81.654

93.122

98.837

104.540

115.909

138.499

530

83.917

90.286

102.987

109.319

115.638

128.240

153.296

630

99.947

107.549

122.716

130.281

137.833

152.902

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圓鋼是指截面為圓形的實心長條其規格以直徑表示，單位毫米(mm)，如" 50mm"即表示直徑為50毫米的圓鋼。圓鋼是指截面為圓形的實心長條。其規格以直徑表示，單位毫米(mm)，如" 50mm"即表示直徑為50毫米的圓鋼。

圓鋼分為鍛制和三種。熱軋圓鋼的規格為5.5-250毫米。其中:5.5-25毫米的小圓鋼大多以直條成捆的供應，常用作鋼筋、及各種機械零件;大于25毫米的圓鋼，主要用于制造機械零件的管坯等。按化學成分分類

碳素鋼按化學成分(即以含碳量)可分為低碳鋼、中碳鋼和高碳鋼。

(1) 低碳鋼

又稱軟鋼，含碳量從0.10%至0.30%低碳鋼易于接受各種加工如鍛造，焊接和切削，常用于制造鏈條，鉚釘，螺栓，軸等。碳量0.25%~0.60%的碳素鋼。有鎮靜鋼、半鎮靜鋼、沸騰鋼等多種產品。除碳外還可含有少量錳(0.70%~1.20%)。按產品質量分為普通碳素結構鋼和優質碳素結構鋼。熱加工及切削性能良好，焊接性能較差。強度、硬度比低碳鋼高，而塑性和韌性低于低碳鋼。可不經熱處理，直接使用熱軋材、冷拉材，亦可經熱處理后使用。淬火、回火后的中碳鋼具有良好的綜合力學性能。能夠達到的 硬度約為HRC55(HB538)，σ為600~1100MPa。所以在中等強度水平的各種用途中，中碳鋼得到廣泛的應用，除作為建筑材料外，還大量用于制造各種機械零件。

 




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