材料成分与热处理工艺对钢组织和性能影响

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1、材料成分与热处理工艺对钢组织和性能影响摘要：钢材是当前社会运用最广泛的材料之一，具有非常悠久的历史，它推动了社会的大力发展，促进了社会的进步。作为结构材料，钢的组织和性能在很高的层面上决定了产品的质量，因此，在选取钢铁材料的时候注重其组织与性能具有重要的意义。然而，回望钢铁发展的历史，钢组织与性能与材料成分和热处理工艺有着千丝万缕的关系，通过改善材料成分和热处理工艺可以有效提升钢组织与性能。本文将对材料成分和热处理工艺对刚组织与性能的影响做浅显分析。关键词：材料成分；热处理；钢组织与性能钢材在工业发展过程中有着非常重要的作用，是最重要的合金结构材料。

2、在实际使用和生产的过程当中，人们对钢材材料提出了不同的性能要求。所以，为了满足这些性能要求，单纯的通过合理选用材料就想达到这些要求是不可能的，还要进行必要的热处理，才能使钢材发挥出应有的性能。本文主要选取45钢、T8钢及40CrNi钢作为分析对象。1.材料成分对钢组织与性能的影响表一是45钢、T8钢及40CrNi钢的化学成分表:表1三种钢的化学成分C含量Si含量Mn含量Cr含量45钢0.42〜0.50%0.17〜0.37%0.50%〜0.80%彡0.25%T80.75〜0.84%<0.35%<0.40%40CrNi0.37〜0.44%0.17〜0.3

3、7%0.50〜0.80%0.45〜0.75%Ni含量S含量P含量Cu含量45钢<0.30%<0.25%T8<0.030%<0.035%40CrNi1.00〜1.40%化学成分对组织与性能的一个方面影响使得热处理后的残余奥氏体的含量不同，从而力学性能上也体现出较大的差异。从材料学的角度来看可以通过热处理工艺的调整来迗到所要求的机械性能，但是从检验的角度来看，热处理工艺几乎没有调整的空间，所以化学成分的控制十分关键。但由于目前没有条件对残余奥氏体的含量作出定量分析，所以没有得出其与力学性能的准确的对应关系。但是可以知道的是，通过化学成分的精确控制可以减少

4、S-铁素体的含量和得到适当的残余奥氏体的含量，得到所要求的机械性能。2.热处理工艺对钢组织与性能的影响表2是三种钢材的临界点温度，表三是空气炉和盐浴炉内加热系数，表4是加热系数的确定：表2三种钢的临界点温度钢号临界点/°c45钢72468278075133050T8730700230-5540CrNi731660769702243-表3空气炉和盐浴炉内加热系数炉型钢种温度/°C不同温度的加热系数（min/mm）500〜600700〜900500〜600-700〜900空气炉碳结钢1.2510.7〜0.8碳工钢1.81.40.7〜0.8合结钢1.61.

5、41.0〜1.2合工钢21.41.0〜1.2盐浴炉碳结钢0.350.15合结钢0.350.15表4加热系数的确定工件形状相对尺寸经验式圆柱体空心圆柱体三菱柱四棱柱六棱柱立方体A二B二C1.4表4中H是高度，D和d分别是外径和内径，A，B，C为立方体的边长是加热时间，minH是有效厚度或直径，mm是加热系数。2.1三种钢在退火、正火、淬火和不同温度回火后的力学性能退火是将金属缓慢加热到一定温度，保持足够时间，然后以适宜速度冷却（通常是缓慢冷却，有时是控制冷却）的一种金属热处理工艺。正火又称常化，是将工件加热至Ac3或Accm以上30〜50°C,保温一段

6、时间后，从炉中取出在空气中或喷水、喷雾或吹风冷却的金属热处理工艺。回火是工件淬硬后加热到AC1以下的某一温度，保温一定时，然后冷却到室温的热处理工艺。淬火是将钢加热到临界温度Ac3（亚共析钢）或Acl（过共析钢）以上某一温度，保温一段时间，使之全部或部分奥氏体化，然后以大于临界冷却速度的冷速快冷到Ms以下（或Ms附近等温），进行马氏体（或贝氏体），转变的热处理工艺。以45钢在在退火、正火、淬火和不同温度回火后的力学性能为例：退火：抗拉强度：彡600（MPa）屈服强度：彡355（MPa）延长率：彡16%断面收缩率：彡40%布氏硬度：<197正火：强度较

7、高，塑性和韧性尚好洋火：水淬时有形成裂纹的倾向，形状复杂的零件应在热水或油中淬火。焊接性差。表5三种钢不同热处理工艺后的硬度（HRC）退火洋火钢号温度冷却阶段硬度T8彡187800水一油碱62-6445钢<197840水一碱58-5940CrNi840油>53回火钢号200°C300°C400°C500°C600°CT858.856.84536.925.545钢53.449.139.631.121.540CrNi46.746.340.136.629.42.2T8回火索氏体的热处理工艺2.2.1回火索氏体的定义及组织特征回火索氏体是马氏体于高温回火（5

8、00°C-600°C）时形成的，在光学金相显微镜下放大500〜600倍以上才能分辨出来，其为铁素体基体内分布