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(1)提高氮化工艺性能。铝、钛、铌、钒、铬、钼、钨等是形成氮化物元素。它们在α相中形成超显微的氮化物颗粒,对α相起弥散硬化作用,形成的氮化物越强,则弥散硬化作用越大。这些元素中铝、钛、铌、钒最有效,铬、钼等次之。如果表面硬度需要在HV900以上,采用强氮化物形成元素铝或钒等的钢种;若表面硬度不需要超过HV900,可以采用含铬钼、钨的钢种。
(2)使钢具有足够的淬透性。钢在渗氮后表面形成的高硬度氮化层,既薄(一般为0.4~0.7mm)又脆,需要有一个强度高的内层来支持,同时,为了获得零件所要求的强而韧的综合力学性能,所以在渗氮前对钢进行淬火、高温回火调质处理,因此,就必须要求钢有足够的淬透性。锰、铬、钼、镍等都是提高淬透性的有效元素。钒、钛、铌等元素能辅助增大淬透性。
(3)使钢在渗氮过程中不软化。铬、钼、钒是使钢在500~590℃长期保温保持强度的有效元素。往氮化钢中加钼,可以防止或减弱钢发生回火脆性。含铝钢中的镍形成Ni3Al,在渗氮过程中时效强化心部。2100433B
当合金结构钢采用与氮亲和力很强的铝、钛、铌、钒、铬、钼和钨等元素进行合金化时,钢的氮化处理效果增大。通常采用的渗氮钢是中碳铬钼铝钢,38CrMoAl就是成熟的牌号之一。渗氮可采用气体、盐浴或颗粒的渗氮剂,通常在500~590℃之间进行氮化处理,使钢材表面富集氮,生成氮化物,改变钢表层的组织结构,产生HV700~1200的高硬度表层,达到提高钢材在静载荷和交变应力作用下的强度性能、耐磨性能和耐腐蚀性能。纯铁、碳素钢及含镍、钴的合金结构钢,通常是不适合作渗氮基体钢的。
应当指出,适宜于渗氮的钢很多,为了获得最好的表面层性能和 心部性能,根据不同需要选择不同的钢号,常用渗氮钢的性能及 用途见表1。
38CrMoAl钢
38CrMoAl钢是常用的典型渗氮用钢,其中铝与氮有极大的 亲和力,是形成氮化物,提高渗氮层强度、硬度的主要合金元 素。AlN很稳定,到约1000℃的温度在钢中不发生溶解。由于铝 的作用使钢具有良好的渗氮性能,此钢经过渗氮后表面硬度高达 1100~1200HV(相当于67~72HRC)。钢中的铬、钼也能形成氮 化物,提高渗层硬度,还能提高钢的淬透性和回火稳定性,消除 因含铝造成的晶粒粗大,提高钢的强度和韧度。此外,钼还有消 除钢的回火脆性的作用。
38CrMoAlA钢
38CrMoAlA钢的淬透性并不高,油淬时其临界直径为30mm 左右。厚度在50mm以下的,可采用油淬; 厚度超过50mm的, 多采用水淬油冷。38CrMoAlA钢的脱碳倾向较严重,若表面脱碳 层没有除尽,渗氮时易在渗氮层表面形成一种针状氮化物,不仅 使渗氮层硬度降低,也使渗氮层变脆。含铝高的钢,钢液黏性 大,冶金质量难控制,钢材易出现偏析、夹杂、发纹、岩石状断 口及层状组织等缺陷。38CrMoAlA钢的化学成分及热加工规范见 表8-5。
高速钢的成分特点:1,高碳,其谈质量分数在0.07%以上,最高可达1.50%左右,它一方面能保证与W,Cr,V等形成足够数量的碳化物,另一方面还要有一定数量的碳溶于奥氏体中,以保证马氏体的高强度。2,...
合金元素在钢中的作用随着现代工业和科学技术的不断发展,在机械制造中,对工件的强度、硬度、韧性、塑性、耐磨性以及其他各种物理化学性能的要求愈来愈高,碳钢已不能完全满足这些要求了. 原因 : ① 由碳钢制...
渗氮钢一般用顶底复吹转炉或电炉生产。由于含铝的渗氮钢铝含量高,钢液的粘性较大,易于生成硅酸铝夹杂物,铝在钢中分布不均匀而生成点状偏析,影响钢材质量。用作重要零件的含铝渗氮钢,应再加电渣重熔。渗氮钢轧制或锻造后应进行正火处理以改善组织。有时为了提高切削性能,需进行完全退火或不完全退火。零件粗加工后进行调质处理,之后进行精加工。为了消除调质和精加工所产生的残余应力,可在550~600℃退火。精加工通常只是将零件氮化层最表面的白层(ε相)研磨掉,不再加工。
nitriding steel
适合渗氮用的钢。
为了在钢表面获得高硬度和耐磨的渗氮层,就必须采用含有某些合金元素的合金钢进行渗氮,这是因为氮与某些合金元素生成的氮化物要比氮化铁稳定得多,并在渗氮层中以高弥散度状态分布,使渗氮层具有很高的硬度。
常利用的合金元素有Al、Cr、V、Mo、Mn、W等。最常用的渗氮钢有38CrMoAl、35CrAl,渗氮后的表面硬度和耐磨性很高;用于提高疲劳强度的渗氮钢有38CrA、40CrNiMoA、18CrNiW;不锈钢有4Cr14Ni14W2Mo、Cr10Si2Mn;模具钢有3Cr2W8;弹簧钢有50CrVA等。
渗氮的目的是为了提高结构件、工具、模具的硬度、耐磨性 以及疲劳寿命,提高工件在腐蚀介质环境的耐蚀性。渗氮钢种的 含碳量包括了从低碳到高碳的范围,它们可以是碳钢也可以是合 金钢。如果用碳钢进行渗氮,形成稳定性不高的Fe4N和Fe2N, 温度稍高,就容易聚集粗化,表面不可能得到更高的硬度,并且 其心部也不能具有更高的强度和韧性。为了在表面得到高硬度和 高耐磨性,同时获得强而韧的心部组织,必须向钢中加入一方面 能与氮形成稳定的氮化物,另外,还能强化心部的合金元素,如 Al、Ti、V、W、Mo、Cr等,均能和氮形成稳定的化合物。其中 Cr、W、Mo、V,还可以改善钢的组织,提高钢的强度和韧性。
低合金钢中合金元素作的作用
1 合金元素在钢中的作用 随着现代工业和科学技术的不断发展,在机械制造中,对工件的 强度、硬度、韧性、塑性、耐磨性以及其他各种物理化学性能的要求 愈来愈高,碳钢已不能完全满足这些要求了。 原因 : ① 由碳钢制成的零件尺寸不能太大。否则,因淬透性不够而不 能满足对强度与塑性、韧性的要求。加入合金元素可增大淬 透性。 ② 用碳钢制成的切削刀具不能满足切削红硬性的要求。用合金 工具钢、高速钢和硬质合金。 ③ 碳钢不能满足特殊性能的要求,如要求耐热、耐低温、抗腐 蚀、有强烈磁性或无磁性等等,只有特种的合金钢才能具有 这些性能。 合金钢是以碳钢为基础,金相组织和相应的碳钢大体上是相似 的。在钢中加入合金元素, 钢的机械性能显著提高。弄清楚各种合金 元素对钢材的影响对控制产品质量有非常大的作用。 1 合金元素在钢中的存在方式 1.1 合金元素与钢中的碳相互作用,形成碳化物存在于钢中 按合金元素在钢
低合金钢中合金元素作的作用 (2)
1 合金元素在钢中的作用 随着现代工业和科学技术的不断发展,在机械制造中,对工件的 强度、硬度、韧性、塑性、耐磨性以及其他各种物理化学性能的要求 愈来愈高,碳钢已不能完全满足这些要求了。 原因 : ① 由碳钢制成的零件尺寸不能太大。否则,因淬透性不够而不 能满足对强度与塑性、韧性的要求。加入合金元素可增大淬 透性。 ② 用碳钢制成的切削刀具不能满足切削红硬性的要求。用合金 工具钢、高速钢和硬质合金。 ③ 碳钢不能满足特殊性能的要求,如要求耐热、耐低温、抗腐 蚀、有强烈磁性或无磁性等等,只有特种的合金钢才能具有 这些性能。 合金钢是以碳钢为基础,金相组织和相应的碳钢大体上是相似 的。在钢中加入合金元素, 钢的机械性能显著提高。弄清楚各种合金 元素对钢材的影响对控制产品质量有非常大的作用。 1 合金元素在钢中的存在方式 1.1 合金元素与钢中的碳相互作用,形成碳化物存在于钢中 按合金元素在钢
名称 | 材质 |
阀体 | QT450、WCB、ZG20CrMo、ZG1Cr18Ni9Ti |
阀轴 | 2Cr13、1Cr13 |
阀瓣 | 合金渗氮钢、渗氮不锈钢、耐磨钢 |
阀座 | 合金渗氮钢、渗氮不锈钢、耐磨钢 |
轴承 | 铝青铜、FZ-1复合材料 |
填料 | 聚四氟乙烯、柔性石墨 |
件号 |
零件名称 |
材料 |
1 |
阀体 |
碳钢 |
2 |
阀瓣 |
碳钢 |
3 |
阀杆 |
渗氮钢 |
4 |
轴套 |
铝青铜 |
5 |
阀盖 |
碳钢 |
6 |
阀杆 |
渗氨钢 |
7 |
手轮 |
镑铁 |
高级渗氮钢,具有很高的渗氮性能和力学性能,良好的耐热性和耐蚀性,经渗氮处理后,能得到高的表面硬度、高的疲劳强度及良好的抗过热性,无回火脆性,切削加工性尚可,高温工作温度可达500°C,但冷变形时塑性低,焊接性差,淬透性低,一般在调质及渗氮后使用