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叙述硅、锰、铬、镍、钨、钛、钒、钼等常用合金元素对热处理的影响

叙述硅、锰、铬、镍、钨、钛、钒、钼等常用合金元素对热处理的影

一、硅的化学、物理性能
不锈钢中的硅(以前称矽)的元素符号为Si原子序数为14:原子量为28. 086源子半径为 1.34A:晶格为钻石立方密度为 2.33g/cm3 (20qC)J熔点为1412qC。

二、硅在钢中的存在形态
硅作为合金元素,在钢中含量最少为0.4%,最大为4.5%。

若含硅量超过4.5%,钢变得很脆,已无使用价值。

由于硅与碳的化学亲和力小于铁与碳的亲和力,所以硅在钢中不与碳生成化合物。

在含硅量少于10%的钢中,硅也不与铁生成化合物。

硅是以固溶体的形态存在于铁索体和奥氏体中。

硅能强烈地促使钢中的碳以自由碳的形态析出,即称之为石墨化。

由于硅这种石墨化的作用很强,硅的存在甚至使钢中的渗碳体F3C变得不稳定。

三、硅对钢临界点的影响
硅是提高钢加热时和冷却时相变临界温度的元素。

据测定,在含碳量为0.4%的钢中,每加入1%的硅,使铁索体与奥氏体的临界温度A吼和A r3。

升高40 - 50qC腔珠光体与奥氏体的临界温度Aci和Ari升高15 - 20qC。

因此硅提高了亚共析钢的退火、正火和淬火的温度。

但对过共析钢,如含碳1%的钢,硅这种提高钢临界点的作用就减弱了。

这是因为硅不生成碳化物,也不溶解在渗碳体中,硅只对铁素体
发生作用,而在过共析钢中,铁素体的数量较少的缘故。

硅对钢的马氏体开始转变温度Ms点和终止转变温度Mz点基本上没有影响。

四、硅对钢过热敏感性、淬透性的影响
硅降低钢的导热系数,又促使钢中的碳以石墨形态析出,造成加热时脱碳倾向比较严重:另一方面,在加热过程中硅又使铁索体和奥氏体晶粒易于粗化。

这些因素,决定了硅增加钢的过热敏感性。

所以硅钢进行热处理时,升温速度不宜太快,保温时间应尽可能缩短。

硅能降低亚共析钢的临界冷却速度,钢中含碳置越低,这一作用越显著(见表6-1-1)。

临界冷却速度降低,意味着增加钢的淬透性。

例如,含碳量为0. 5%,含硅量为1.5%的硅钢,直径30mm以内的工件,可以在油中淬透。

五、硅对钢回火转变的影响
硅能增加钢的回火稳定性。

例如,为了使马氏体的正方度降低到c/a:1.005,对含碳1 .4%的碳素钢约需250℃回火,而对含碳量相同并含硅2%的硅钢,则需要300℃回火。

一般来说,含硅量大于1 .5%的硅钢,在250℃以下回火,钢的硬度基本上不降低。

这是因为硅溶于铁索体后,降低了碳在铁素体中的扩散速度,使碳化物不易从马氏体中
析出,析出后也不易聚集长大,因而阻滞了马氏体的分解。

硅钢在高温(约550℃)回火后缓冷,钢的冲击韧性显著下降,形成第二类回火脆性。

这是因为硅会促使钢中磷、锑、铅、锡等脆性化合物沿晶粒界偏析造成的。

越是慢冷,偏析就越严重。

因此,硅钢在高温回火后应采用油中快冷。

为消除快冷形成的内应力,可再补充进行一次低温回火。

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