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低碳鋼及低碳合金鋼的表面熱處理技術(shù)

低碳鋼(mild steel)為碳含量低于0.25%的碳素鋼,因其強度低、硬度低而軟,故又稱軟鋼。它包括大部分普通碳素結(jié)構(gòu)鋼和一部分優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼,大多不經(jīng)熱處理用于工程結(jié)構(gòu)件,有的經(jīng)滲碳和其他熱處理用于要求耐磨的機械零件。低碳鋼退火組織為鐵素體和少量珠光體,其強度和硬度較低,塑性和韌性較好。因此,其冷成形性良好,可采用卷邊、折彎、沖壓等方法進行冷成形。這種鋼還具有良好的焊接性。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。

低碳鋼-3.jpg

低碳鋼退火組織為鐵素體和少量珠光體,其強度和硬度較低,塑性和韌性較好。因此,其冷成形性良好可采用卷邊、折彎、沖壓等方法進行冷成形。這種鋼材具有良好的焊接性。碳含量很低的低碳鋼硬度很低,切削加工性不佳,正火處理可以改善其切削加工性。

低碳鋼有較大的時效傾向,既有淬火時效傾向,還有形變時效傾向。當(dāng)鋼從高溫較快冷卻時,鐵素體中碳、氮處于過飽和狀態(tài),它在常溫也能緩慢地形成鐵的碳氮物,因而鋼的強度和硬度提高,而塑性和韌性降低,這種現(xiàn)象稱為淬火時效。低碳鋼即使不淬火而空冷也會產(chǎn)生時效。低碳鋼經(jīng)形變產(chǎn)生大量位錯,鐵素體中的碳、氮原子與位錯發(fā)生彈性交互作用,碳、氮原子聚集在位錯線周圍。這種碳、氮原子與位錯線的結(jié)合體稱歲柯氏氣團(柯垂耳氣團)。它會使鋼的強度和硬度提高而塑性和韌性降低,這種現(xiàn)象稱為形變時效。形變時效比淬火時效對低碳鋼的塑性和韌性有更大的危害性,在低碳鋼的拉伸曲線上有明顯的上、下兩個屈服點。自上屈服點出現(xiàn)直到屈服延伸結(jié)束,在試樣表面出現(xiàn)由于不均勻變形而形成的表面皺褶帶,稱為呂德斯帶。不少沖壓件往往因此而報廢。其防止方法有兩種。一種高預(yù)形變法,預(yù)形變的鋼放置一段時間后沖壓時也會產(chǎn)生呂德斯帶,因此預(yù)形變的鋼在沖壓之前放置時間不宜過長。另一種是鋼中加入鋁或鈦,使其與氮形成穩(wěn)定的化合物,防止形成柯氏氣團引起的形變時效。

低碳鋼一般軋成角鋼、槽鋼、工字鋼、鋼管、鋼帶或鋼板,用于制作各種建筑構(gòu)件、容器、箱體、爐體和農(nóng)機具等。優(yōu)質(zhì)低碳鋼軋成薄板,制作汽車駕駛室、發(fā)動機罩等深沖制品;還軋成棒材,用于制作強度要求不高的機械零件。低碳鋼在使用前一般不經(jīng)熱處理,碳含量在0.15%以上的經(jīng)滲碳或氰化處理,用于要求表層溫度高、耐磨性好的軸、軸套、鏈輪等零件。

低碳鋼由于強度較低,使用受到限制。適當(dāng)增加碳鋼中錳含量,并加入微量釩、鈦、鈮等合金元素,可大大提高鋼的強度。若降低鋼中碳含量并加入少量鋁、少量硼和碳化物形成元素,則可得到超低碳貝氏體組夠其強度很高,并保持較好的塑性和韌性。

原先由于低碳鋼固有的特性,使其使用范圍大大受到局限,隨著國內(nèi)一些新技術(shù)在鋼鐵行業(yè)的應(yīng)用,低碳鋼的許多新興用途得到了很好的開發(fā)利用,目前國內(nèi)一些大型鋼廠或鋼鐵貿(mào)易公司都積極地與國內(nèi)的大型吊索具企業(yè)密切合作,共同開發(fā)出一系列高技術(shù)高精密高質(zhì)量的索具產(chǎn)品,在國內(nèi)乃至全球的索具行業(yè),起到了很好的技術(shù)推動作用。這也給我們對低碳鋼的綜合利用,指明了新的道路。

低碳鋼為韌性材料。其拉伸時的應(yīng)力-應(yīng)變曲線主要分四個階段:彈性階段、屈服階段、強化階段、局部變形階段,在局部變形階段有明顯的屈服和頸縮現(xiàn)象。開始時為彈性階段,完全遵守胡克定律沿直線上升,比例極限以后變形加快,但無明顯屈服階段。

低碳鋼-1.png

據(jù)統(tǒng)計,機械產(chǎn)品中80%以上零件的報廢是由于表面失效造成的,而真正因材料整體強度不足產(chǎn)生斷裂或變形的零件失效所占的比例很小(事實上,許多零件發(fā)生破裂,其裂紋也首先是從表面產(chǎn)生的)。因此,提高材料表面耐磨性、耐蝕性、抗疲勞性能及強度,是延長 零部件使用壽命、合理配置性能、保證系統(tǒng)穩(wěn)定性的關(guān)鍵。因此,表面熱處理技術(shù),得到了人們的極大關(guān)注,發(fā)展很快,對各類構(gòu)件的性能的提高發(fā)揮著越來越重要的作用。 


滲層深度一般為0.1~1.5mm,屬中等深度,主要用于表面硬化。表層組織為(馬氏體+碳化物+殘留奧氏體),表層應(yīng)力狀態(tài)為高殘余壓應(yīng)力。經(jīng)淬火后,表面硬度可達58~65HRC,心部硬度一般為30HRC左右,具有良好的耐磨性,有好的接觸疲勞強度、彎曲疲勞強度、抗 粘著咬合能力及較高沖擊韌性。熱處理變形傾向較大,但不易開裂。本工藝適用鋼材為低碳鋼和低碳合金鋼,如15、20、12CeNi3、20Cr2Ni4、20Cr、15CrMo、20CrMo、20CrMnTi等及鐵基粉末冶金材料,主要用于表面要求耐磨、耐疲勞,而心部韌性好的重載荷零件。本工藝所用鋼材成本較低或中等,設(shè)備投資較高。本工藝滲層較淺,一般為0.1~1.0mm,大多用于表面硬化。表層組織為(碳氮化合物+含氮馬氏體+殘留奧氏體),表層為高殘余壓應(yīng)力狀態(tài)。淬火后,表面硬度達60~65HRC,耐磨性較高,有良好的接觸疲勞強度和良好的彎曲疲勞強度及好的抗咬合能力和好的沖擊韌性。

 

熱處理變形傾向及開裂傾向同滲碳淬火工藝。本工藝適用鋼材為低碳鋼、低碳合金鋼、中碳合金鋼及鐵基粉末冶金材料,如中碳合金鋼40Cr、35CrMo、42CrMo等,低碳鋼、低碳合金鋼及鐵基粉末冶金材料同滲碳淬火。主要用于表面要求耐磨、耐疲勞,而心部韌性好的 中載荷零件。本工藝滲層較薄,一般為0.1~0.4mm,主要用于表面硬化。表層組織為(氮碳化合物+含氮固溶體),表層為高殘余壓應(yīng)力狀態(tài)。滲氮后,表面硬度一般為800~1200HV(63~71HRC),耐磨性很高,同時具有良好的接觸疲勞強度、良好的彎曲疲勞強度、良好的抗咬合能力及較好的沖擊韌性。氮化處理變形傾向及開裂傾向很小。滲氮后的零件,一般不再進行加工。特殊情況下,只能進行加工量很小的精磨。本工藝適用材料為中碳合金滲氮鋼及球墨鑄鐵,如38CrMoAl、3Cr13、35CrMo、42CrMo、20CrMnTiT、QT600-3等。主要用于表面耐磨性要求很高的重要零件。  

低碳鋼-2.jpg

滲層的化合物層一般為0.005~0.020mm,主要用于表面硬化。表面硬化層組織為(表面碳氮化合物層+內(nèi)部氮擴散層),表面為高殘余壓應(yīng)力狀態(tài)。氮碳共滲后,表面硬度一般為500~800HV(50~63HRC),耐磨性較高,接觸疲勞強度和彎曲疲勞強度較好,抗咬合能力最好。氮碳共滲處理變形傾向及開裂傾向很小。氮碳共滲處理,一般都是最后工序,不允許再經(jīng)加工。根據(jù)選用頻率不同,硬化層范圍為0.8~50mm,主要用于表面硬化。表面組織為馬氏體,表層為高的殘余壓應(yīng)力狀態(tài)。表面硬度可達55~65HRC,具有高的耐磨性,好的接觸疲勞強度,好的彎曲疲勞強度和較好的抗咬合能力。變形及開裂傾向較小。感應(yīng)淬火后,一般都要經(jīng)過磨削加工。火焰淬火的表面硬化層一般在1~12mm,主要用于表面硬化。表層組織為淬火馬氏體,表層為高的壓應(yīng)力狀態(tài)。表面硬度可達55~63HRC,表面耐磨性高,具有好的接觸疲勞強度,好的彎曲疲勞強度和較好的抗咬合能力。淬火變形及開裂傾向較小。火焰淬火后,一般都要經(jīng)過磨削加工。本工藝適用材料為中碳鋼或中碳合金鋼。主要用于表面要求耐磨的零件。

(本平臺"常州精密鋼管博客網(wǎng)"的部分圖文來自網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載,轉(zhuǎn)載目的在于傳遞更多技術(shù)信息。我們尊重原創(chuàng),版權(quán)歸原作者所有,若未能找到作者和出處望請諒解,敬請聯(lián)系主編微信號:steel_tube,進行刪除或付稿費,多謝!)
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2019年12月11日 2:25 罂粟 [山东省新泰市网友]

这篇文章写得好!

2019年12月11日 1:22 [陕西省市辖区网友]

油田管你们能做不?

2019年12月11日 0:53 依诺 [山西省保德县网友]

精密钢管博客,专业!

2019年12月11日 0:52 [辽宁省市辖区网友]

Technical leaders

2019年12月11日 0:13 必相依 [山东省莱阳市网友]

这篇文章很专业哦,收藏了。

2019年12月10日 23:08 疾风落叶 [云南省文山壮族苗族自治州网友]

你好,我们特斯拉将在中国建厂,希望有机会合作共赢。

2019年12月10日 22:26 殊途 [辽宁省海州区网友]

上次问你们定的管子 我定的公差是 +/-0.10 结果你们发过来的货是 +/-0.03了公差,我们的轴承装不上去,精度做的太高了。

2019年12月10日 20:00 灰色调 [广西壮族自治区平南县网友]

你好,我们是拉伸机厂,你们的管子要不要用到拉伸机?

2019年12月10日 19:26 溪筠 [广东省禅城区网友]

不想说什么,就是想来点个赞!

2019年12月10日 19:07 抹不去的悲伤 [海南省琼海市网友]

你好 我们是做直线度测量仪的 请问你们有需要不?

2019年12月10日 18:40 [湖北省西陵区网友]

Quality is the first!

2019年12月10日 17:56 淮上晚风 [山东省苍山县网友]

Thanks!

2019年12月10日 17:28 石头人 [江苏省灌南县网友]

12*1有现货吧?帮我来500公斤,QQ联系!735846298

2019年12月10日 17:24 一定要幸福 [山东省市辖区网友]

14*1.5 汽车预警装置上面用的管子 你们可以生产不?

2019年12月10日 16:19 [河北省深泽县网友]

垃圾,问你们定个管子还要起定量,没有5吨还不给做。

2019年12月10日 16:15 [湖北省襄阳市网友]

The service is good!

2019年12月10日 15:46 不稀罕

一个字 “赞”!!!!

2019年12月10日 15:44 [辽宁省网友]

Good quality

2019年12月10日 14:53 覆水难收 [重庆市奉节县网友]

What's your email address? I want to order steel tube.

2019年12月10日 14:05 [广东省罗定市网友]

专业知识 收藏了 后面慢慢研读。

2019年12月10日 13:09 [四川省自贡市网友]

上次问你们定的 1吨10*1的无氧退火的管子 太软了一受力就弯,下次帮我退生点。

2019年12月10日 11:53 孤叶 [浙江省永嘉县网友]

Could you please represent our German products?

2019年12月10日 11:35 花开不是为了凋谢 [河北省张家口市网友]

China quality made!

2019年12月10日 10:20 [黑龙江省兰西县网友]

你们有多少台轧机?

2019年12月10日 8:31 羽翼 [重庆市网友]

邦迪管你们能不能做?

2019年12月10日 8:10 沫伊 [山西省朔城区网友]

Hello, pls send your offer to steeog@gmail.com we need the tube 13*1.5 SAE1020 Thanks!

2019年12月10日 6:58 太滥情 [湖南省麻阳苗族自治县网友]

3*1的超小口径的管子 可以做不?

2019年12月10日 6:54 凝露 [安徽省瑶海区网友]

Good technology!

2019年12月10日 5:50 小意境 [湖南省常宁市网友]

你好,我是做检测仪器的,你们钢管要用光普仪不?

2019年12月10日 4:06 [广东省武江区网友]

兄弟,问一下,你们的常州精密钢管博客是怎么推广的!访问量这么大!我也做了个博客,和你们不一个行业的。

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