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鑄鋼化驗儀器控制鑄鋼化學(xué)成分設(shè)計
點擊次數(shù)：1937 發(fā)布時間：2009-9-7
由于受材料淬透性、工件形狀結(jié)構(gòu)、大小和冶金質(zhì)量的條件的限制，淬火條件和開裂是鑄鋼件 生產(chǎn)中常見的缺陷。為減緩淬火應(yīng)力、避免熱處理變形和開裂，大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)的鑄鋼件不得不采用正火工藝替代常規(guī)水或油淬熱處理工藝，其結(jié)果是鑄件的組織和力學(xué)性能難以達(dá)到預(yù)定的熱處理要求。選用高淬透性空冷微變形合金鋼作為鑄鋼件材料是避免出現(xiàn)上述缺陷的方法之一，如H11,H13,Cr12，MoV、AISI A2和AISI A6等。然而，這類空冷微變形鋼中貴重合金元素（如Mo和V等）含量普遍較高，其成本和價格是生產(chǎn)廠家和用戶難以接受的。因此，經(jīng)濟實用型空淬鋼待開發(fā)。
本文選用0.45～0.70C-2.50Cr-1.65Mn-1.25Si-0.20Mo-0.15Ti系鐵基合金作為經(jīng)濟型空淬鋼的主體成分，利用淬冷溫度場有限元計算法和Bhadeshina等建立的奧氏體分解模型分別計算了不同直徑鋼件空冷曲線和上述主體成分的連續(xù)轉(zhuǎn)變曲線（CCT曲線），通過兩者相對位置的對比分析，確定了經(jīng)濟型空淬鋼的淬火極限尺寸，并采用試驗法進(jìn)行相關(guān)驗證工作，以期為該類材料的開發(fā)提供一定的依據(jù)。
合金設(shè)計及計算
合金化學(xué)成分分析儀
選擇CrMnSiMo系合金作為經(jīng)濟型空淬鋼的主合金化元素，其作用和含量分別闡明如下：
（1）碳 碳是影響鋼淬硬性和強韌性的主要元素，具體含量根據(jù)zui終熱處理硬度和塑、韌性要求確定。一般來講，碳含量接近鋼的共析成分時，由于先共析相數(shù)量較少，此時過冷奧氏體具有較高的穩(wěn)定性，器淬透性較好。因此，從強調(diào)淬硬性和淬透性角度出發(fā)，經(jīng)濟型空淬鋼的碳含量上限可取0.70%左右；而從強調(diào)塑性和韌性角度出發(fā)，該鋼的碳含量下限可取0.45%左右。
（2）鉻 一定數(shù)量的鉻含量可以使鋼的高溫珠光體型轉(zhuǎn)變和中溫貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)域分開，并較大幅度地提高鋼的淬透性。然而，鉻含量過高時，由于形成大量鉻的碳化物（如M23C6和M7C3）而對鋼的淬透性和塑、韌性產(chǎn)生負(fù)面影響，同時造成奧氏體化溫度提高。綜合考慮，所設(shè)計的空淬鋼中格的名義含量為2.5%。
（3）錳 奧氏體化加熱過程中，絕大部分錳能溶于面心立方晶格的奧氏體中，顯著推遲高溫珠光體型轉(zhuǎn)變并增強其貝氏體的形成能了。合適的錳含量與鋼中鉻、鉬和硅等配合，可使鋼在緩慢的連續(xù)冷卻條件下獲得貝氏體/馬氏體復(fù)相組織，但過量的錳含量容易導(dǎo)致奧氏體晶粒粗大和殘余奧氏體數(shù)量增多。在此設(shè)計鋼中錳的名義含量取1.65%
（4）硅 硅在鋼中起固溶強化作用，可以抑制或減緩過冷奧氏體的碳化物分解，如鋼中加入1.0%～1.5%Si后，貝氏體索體條間將出現(xiàn)連續(xù)的奧氏體膜，其分布方式可使裂紋分支和純化，故設(shè)計鋼中硅的名義含量定位1.25%
（5）鉬 少量鉬就能顯著改善鋼的淬透性，同時亦可防止淬火鋼高溫回火脆性的發(fā)生。但過高的鉬含量不僅會導(dǎo)致鋼的生產(chǎn)成本上升，而且由于形成碳化物而使鋼的奧氏體化溫度提高。因此，基于經(jīng)濟性考慮，設(shè)計鋼中鉬的含量為0.20%
其它元素 設(shè)計鋼中分別加入～0.15%Ti和微涼的硼以起到細(xì)化晶粒和提高貝氏體/馬氏體淬透性的作用。
南京固琦分析儀器制造有限公司
2009.9.7