合结钢 35Mn 宝钢

{东莞市特顺金属材料有限公司}结构钢有的合金元素如铜，铅等，如果含量超过它在钢中的溶解度，则以较纯的金属相存在。合金钢-合金元素在钢中的作用钢的性能取决于钢的相组成，相的成分和结构，各种相在钢中所占的体积组分和彼此相对的分布状态。合金元素是通过影响上述因素而起作用的。对钢的相变点的影响主要是改变钢中相变点的位置，大致可以归纳为以下三个方面：改变相变点温度。一般来说，扩大γ相(奥氏体)区的元素，如锰，镍，碳，氮，铜，锌等，使A3点温度降低，A4点温度升高；相反，缩小γ相区的元素，如锆，硼，硅，磷，钛，钒，钼，钨，铌等，则使A3点温度升高，A4点温度降低。惟有钴使A3和A4点温度均升高。铬的作用比较特殊，含铬量小于7%时使A3点温度降低，大于7%时则使A3点温度提高。改变共析点S的位置。缩小γ相区的元素，均使共析点S温度升高；扩大γ相区的元素，则相反。此外几乎所有合金元素均降低共析点S的含碳量，使S点向左移。不过碳化物形成元素如钒，钛，铌等(也包括钨，钼)，在含量高至一定限度以后，则使S点向右移。改变γ相区的形状，大小和位置。

结构钢这种影响较为复杂，一般在合金元素含量较高时，能使之发生显著改变。例如镍或锰含量高时，可使γ相区扩展至室温以下，使钢成为单相的奥氏体组织；而硅或铬含量高时，则可使γ相区缩得很小甚至完全消失，使钢在任何温度下都是铁素体组织。合金钢弯头对钢加热和冷却时相变的影响钢加热时的主要固态相变是非奥氏体相向奥氏体相的转变，即奥氏体化的过程。整个过程都和碳的扩散有关。合金元素中，非碳化物形成元素如镍，钴等，降低碳在奥氏体中的激活能，增加奥氏形成的速度；而强碳化物形成元素如钒，钛，钨等，强烈妨碍碳在钢中的扩散，显著减慢奥氏体化的过程。钢冷却时的相变是指过冷奥氏体的分解，包括珠光体转变(共析分解)，贝氏体相变及马氏体相变。由于钢中大都存在几种合金元素的相互作用，致使对钢冷却时相变的影响也复杂得多。仅举合金元素对过冷奥氏体等温转变曲线的影响为例，大多数合金元素，除钴和铝外，均起减缓奥氏体等温分解的作用，但各类元素所起的作用有所不同。

结构钢不形成碳化物的(如硅，磷，镍，铜)和少量的碳化物形成元素(如钒，钛，钼，钨)，对奥氏体到向珠光体的转变和向贝氏体的转变的影响差异不大，因而使转变曲线向右推移。碳化物形成元素(如钒，钛，铬，钼，钨)如果含量较多，将使奥氏体向珠光体的转变显著推迟，但对奥氏体向贝氏体的转变的推迟并不显著，因而使这两种转变的等温转变曲线从鼻子处分离，而形成两个C形。当这类元素增加到一定程度时，在这两个转变区域的中间还将出现过冷奥氏体的亚稳定区。合金元素对马氏体转变温度Ms(起始转变温度)和Mn(终了转变温度)的影响也很显著，大部分元素均使Ms和Mn点降低，其中以碳的影响*大，其次为锰，钒，铬等；但钴和铝则使Ms和Mn点升高。对钢的晶粒度和淬透性的影响影响奥氏体晶粒度的因素很多。钢的脱氧和合金化情况均与奥氏体本质晶粒度有关。一般来说，一些不形成碳化物的元素，如镍，硅，铜，钴等，阻止奥氏体晶粒长大的作用较弱，而锰，磷则有促进晶粒长大的倾向。

微合金非调质钢微合金非调质钢是70年代初德国蒂森钢公司率先开发的。从第1种非调质钢49MnVS3用于汽车曲轴至今，非调质钢已经历了铁素体2珠光体型，贝氏体型和马氏体型3个阶段，并仍在不断地完善和发展。目前，珠光体2铁素体型非调质钢广泛用于生产曲轴，连杆，轴向节臂，轴颈等汽车锻件。锻造用铁素体2珠光体型非调质钢，切削用铁素体2珠光体型非调质钢于1994年被纳入国际标准。我国于1995年建立了铁素体2珠光体型非调质钢的国家标准。早期的珠光体2铁素体型非调质钢采用V2N微合金化处理。由于钒在奥氏体中的固溶温度较低(1100℃左右)，因此钒的析出强化作用大。钢的强度随着钒含量的提高而增大，然而韧性却降低。为了改善韧性，人们利用铌细化晶粒，减小珠光体片层间距和析出强化等作用，开发了含铌的非调质钢。比较有名的是法国的METASAFE钢，它采用Nb2V复合微合金化。

Charlier和Bacher的研究表明，固溶在奥氏体中的0.02%的铌对锻造前再加热过程中奥氏体的晶粒长大起阻碍作用。在相同含量下，铌的析出强化作用比钒高。当钢中固溶0.3%的Nb时，析出强化达150MPa；而相同含量的钒的析出强化是50MPa。*佳的铌含量是0.05%(0.02%的Nb非溶解，0.03%的Nb固溶在奥氏体中)。新日铁开发了晶内铁素体形成技术。在保持高强度的情况下，提高非调质钢的韧性。晶内铁素体的组织比加钛的组织更细小，其韧性甚至超过一般淬火回火钢。经改进韧性后的非调质钢可用于生产汽车转向和悬挂系统的保安件。研究中发现，加硫的晶内铁素体非调质钢在高温热加工时呈现出较高的韧性。随着硫含量的变化，韧性在硫含量为0.08%时表现出峰值。而在较低的的热加工温度下，韧性随着硫含量的降低而增高。造成高温热加工时韧性变化的原因是钢中添加一定量的硫可阻奥氏体长大和形成晶内铁素体。日本三菱钢公司开发了0.25C21.5Mn20.35Cr20.15V的贝氏体型钢，其抗拉强度达到900MPa，用于锻造前轴梁。

结构钢与珠光体2铁素体型非调质钢相比，贝氏体型非调质钢强度高，低温韧性好。美国内陆钢公司开发的0.38C20.3Si21.5Mn20.2Mo20.15V贝氏体钢，其棒材*大直径可达64mm，韧性极好。马氏体型非调质钢包括热加工后直接淬火再回火和直接淬火自回火两种类型。前者一般采用原来的淬火回火钢，添加适量微合金元素改善韧性。与相应的淬火回火钢相比，英国的DQT41Cr4(90kg载重车前轴梁)和DQT615M36(1kg轿车转向节)，及日本的DQTS45C强度和韧性相当。直接淬火钢的合金元素含量少，但应严格控制热加工过程。近年来，开发了低碳自回火马氏体非调质钢，其韧性明显优于前两类非调质钢。美国，英国，日本和我国都做了大量的研究工作。目前我国开发的自回火马氏体钢已用于生产汽车水泵轴。自回火马氏体型非调质钢的性能取决于化学成分和加工工艺。

控制冷却终止温度使其略低于马氏体相变点，可获得*大程度的自回火，此时钢的韧性较高。80年后的今天，硫易切削钢，铅易切削钢，钙易切削钢和复合易切削钢被广泛地应用于各工业部门。在零件的加工过程中，切削加工的费用占50%左右。直至今日，硫系易切削钢使用*多。铅系易切削钢的生产已有50余年历史。但仍难满足人们对环境愈来愈苛刻的要求；因此开发低硫和控制硫化物形态的多元易切削钢是发展方向之一。低硫易切削钢的硫含量一般≤0.04%，*大为0.10%，同时添加碲和钙来改善硫化物形态，有利于提高切削性能和力学性能；因此，一般复合添加元素均选择钙。此外，锆，钛和稀土元素也可用于控制硫化物形态。低硫复合易切削钢目前用于生产齿轮，转向齿条，阀簧座，连杆，曲轴等。日本根据不同需求，生产和应用了SUM系，SC系，合金系和非调质钢系的含铅，含硫，含钙和复合多种元素的易切削钢，年产量已超过100万t，其中SC系的含铅易切削钢的产量*大，约35万t。

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