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不锈钢管中的碳及其合金元素对氮化的影响

放大字体  缩小字体 发布日期:2019-10-07  浏览次数:4 选择视力保护色:

[摘要]中华不锈钢网调查队获悉:氮化温度在590-650℃之间氮化层组织示意图,在氮化温度下出现时组织为缓冷至室温,最外层为相,里层在59

 中华不锈钢网调查队获悉:氮化温度在590-650℃之间氮化层组织示意图,在氮化温度下出现时组织为缓冷至室温,最外层为&相,里层在590℃发生共析转变,得到共析组织,共析层极易蚀显变黑,最里层a相,缓冷时析出相;若快冷时,就无共析体的黑色层出现,而得到含氮的马氏体组织。因为层不易蚀显,在金相显微镜下很容易发现外表这一亮层.同样具有耐腐蚀性,因此在显微镜下不易和s相清晰区分.大口径不锈钢管的氮化组织:因为实际上并不是用纯铁而是用不锈钢或合金钢来进行氮化的.因此需要对钢中的碳及其合金元素对氮化的影响进一步加以说明.
  
  钢中所含的碳对氮的扩散速度有着较大的影响.当铁中的含碳量有少许增加(由0.01%增至0.06%),氨的扩散速度就会有很大降低,这表明:大口径不锈钢管中铁的品格中有少量碳原子存在,都会使氮的扩散受阻,含碳量继续增加,氮化层厚度便要减小,因为片状珠光体与渗碳体的存在减少了易于溶解氮的自由铁素体量,从而增大了氮原子的扩散路程(但并不排除渗碳体能溶氮这一事实).氮于520℃在铁素体内的扩散系数随钢中含碳量的增加有如下的降低:含0.06%C钢的氮扩散系数等于5.0×10-9厘米2/秒;含0.43%C钢的氮扩散系数为1.25×10-9厘米2/秒;而含1.18%C钢的氮扩散系数为0.514×l0-9厘米2/秒.X光分析证明:碳钢中的£相为含碳的氮化物相,而相则系一纯氮化物福,因为大口径不锈钢管的晶格常数不以钢中的含碳量而变,碳素钢中y相是氮与碳在y-Fe中的固溶体.
  
  中华不锈钢网调查队获悉:钢中大部分合金元素皆能形成氮化物。目前研究过的所有过渡族金属氮化物与氮化铁一样是典型的间隙相(铝不是过渡族金属,因而AIN不是间隙相).经研究确定氮化物依其稳定性降低的次序可排列为:Ti及Al的氮化物V、W、Mo及Cr的氮化物的氮化物Fe的氮化物.
  
  淬火冷却各种碳素工具钢的淬透性差别很小,都是低淬透性钢,这是碳素工具钢的突出弱点。根据碳素工具钢的等温转变曲线可知,在大约550℃左右,不到一秒钟,奥氏体不锈钢即发生分解,为了获得马氏体,淬火时,工件必须在激烈的冷却介质中冷却(如水、盐水、碱水等),为碳素工具钢淬火加热温度和采用的冷却介质.碳素工具钢,油中可淬透的最大直径为5毫米.在水中可全部淬透的最大直径为15毫米,当然大直径不锈钢管工具只要刃部完全淬透,心部虽然有部分珠光体,也是允许的,所以碳素工具钢制工具的有效直径可以大于15毫米。然而当直径大于30毫米时,淬硬层往往过薄甚至淬不硬.为此,大尺寸的工具很少用碳素工具钢制造,还应指出,由于淬火时采用激烈冷却介质,使淬火应力大,引起较大的变形,甚至开裂,这是碳素工具钢的另一显著弱点.
  
  碳素工具钢的回火
  
  淬火后应立即进行回火,以免变形或开裂,对于制造切削刀具,量具和冷作模具的碳素工具钢,为了获得高的硬度,应采用低温回火,为T12A钢的回火温度与硬度的关系。从图中可以看出,回火温度应低于200℃.一般为160-180℃.此时大直径不锈钢管淬火马氏体转变为回火马氏体,淬火应力基本消除,强度和塑性有所提高,对于要求韧性较高的工具,可适当提高回火温度,根据不同的硬度要求,选取不同的回火温度。
  
  回火保温时间,取决于工件的有效直径大小,同时考虑形状、炉型等因素,但最少不能小于半小时.当采用低温回火时,其保温时间应长一些,使淬火应力得以充分消除,一般常取1-3小时.倘若回火时间不足,在机械加工过程中易发生裂纹.碳素工具钢在250℃以上回火,其硬度和耐磨性急剧下降,所以碳素工具钢不适于制造在较高温度下工作的工具.
  
  使用中对性能的要求也不同。如刃具钢,要求具有高的硬度和耐磨性,一定的强度和韧性,在大负荷高速切削时,还要求具有热硬性;量具钢则主要要求具有高的硬度,高耐磨性和尺寸稳定性;大口径不锈钢管冷冲模具主要要求具有高硬度,高耐磨性,同时还要求较好的强度和一定的韧性;热变形模具钢则不同,它主要要求具有高的韧性,耐热疲劳性,对于一种工具,选用什么样的钢材合理,首先要从工具的工作条件出发,以满足使用性能的要求,同时应考虑它的工艺性能,并要经济和符合国家资源情况,应考虑的工艺性能主要指:可加工性能(热机械加工和切削加工性能);淬透性及淬硬性;过热敏感性和脱碳敏感性;热处理时的变形性等。
  
  中华不锈钢网调查队获悉:由于工具钢要求有高的硬度,耐磨性以及多数刃具还耍求有热硬性,所以工具钢都有较高的含碳量(热作模具钢除外)和一定数量的强烈形成碳化物的元素(称碳化物形成元素)如钨、铬、钒等。为了保证材料的淬透性,以使工具性能均匀和控制热处理变形量,工具钢还常含有铬、锰、硅等元素,大口径不锈钢管工具钢按其冶金质量均属优质钢或高级优质钢,工具钢在出厂时,必须在化学成份、脱碳层、碳化物不均匀度等方面符合标准规定,否则会严重影响工具产品的使用寿命。应该指出,一种钢可以兼有几种用途.例如,T8碳素工具钢,既可制造简单的模具,又可制造刀剪、钻凿工具等,而铬钨锰钢(CrWMn)和铬锰钢既可作刃具,又可以作模具和量具.工具的使用寿命与热处理的质量有极其密切的关系,工具钢的热处理特点是:多为淬火加低温回火处理,以保证其高硬度和耐磨性,只有热作模具钢常常采用调质处理,以保证所要求的高韧性.分别叙述刃具钢,量具钢和模具钢,由于这三种钢中都部分地应用碳素工具钢,故以下首先讨论碳素工具钢.

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