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20Cr2Ni4A
§7-1 钢的合金化

在钢中加入合金元素后，钢的基本组元铁和碳与加入的合金元素会发生交互作用。钢的合金化目的是希望利用合金元素与铁、碳的相互作用和对铁碳相图及对钢的热处理的影响来改善钢的组织和性能
相互作用
合金元素与铁、碳的相互作用
合金元素加入钢中后，主要以三种形式存在钢中。即:与铁形成固溶体;与碳形成碳化物;在高合金钢中还可

 几乎所有的合金元素(除)都可溶入铁中, 形成合金铁素体或合金按其对α-Fe或γ-Fe的作用, 可将合金元素分为扩大奥氏体相区和缩小奥氏体相区两大类。
扩大γ相区的元素-亦称奥氏体稳定化元素, 主要Ni、Co、C、N、Cu等, 它们使A3点(γ-Fe α-Fe的转变点)下降, A4点( γ-Fe的转变点)上升, 从而扩大γ-相的存在范围。其中Ni、M等加入到一定量后, 可使γ相区扩大到室温以下, 使α相区消失, 称为完全扩大γ相区元素。另外一些元素(如C、N、Cu等), 虽然扩大γ相区, 但不能扩大到室温, 故称之为部分扩大γ相区的元素。

缩小γ相区元素--亦称铁素体稳定化元素, 主要有Cr、Mo、W、V、Ti、Al、Si、B、、等。它们使A3点上升, A4点下降(铬除外, 铬含量小于7%时, A3点下降; 大于7%后,A3点迅速上升), 从而缩小γ相区存在的范围, 使铁素体稳定区域扩大。按其作用不同可分为完全封闭γ相区的元素(如Cr、Mo、W、V、Ti、Al、Si等)和部分缩小γ相区的元素(如B、、等)。
2. 形成碳化物合金元素按其与钢中碳的亲和力的大小, 可分为碳化物形成元素和非碳化物形成元素两大类。
常见非碳化物形成元素有:Ni、Co、Cu、Si、Al、N、B等。它们基本上都溶于铁素体和奥氏体中。常见碳化物形成元素有:M、Cr、W、V、N、Z、Ti等(按形成的碳化物的稳定性程度由弱到强的次序排列)，它们在钢中一部分固溶于基体相中，一含量高时可形成新的合金碳化合物。对奥氏体和铁素体存在范围的影响
扩大或缩小γ相区的元素均同样扩大或缩小Fe-Fe3C相图中的γ相区, 且同样Ni或M的含量较多时, 可使钢在室温下得到单相 (如1Cr18Ni9和ZGMn13高锰钢等)， 而Cr、Ti、Si等超过一定含量时, 可使钢在室温获得单相铁素体组织 (如1Cr17Ti高铬等)。
对Fe-Fe3C相图临界点(S和E点)的影响
扩大γ相区的元素使Fe-Fe3C相图中的共析转变温度下降, 缩小γ相区的元素则使其上升, 并都使共析反应在一个温度范围内进行。几乎所有的合金元素都使共析点(S)和共晶点(E)的碳含量降低，即S点和E点左移, 强碳化物形成元素的作用尤为强烈。
合金元素对钢热处理的影响

合金元素的加入会影响钢在热处理过程中的组织转变。
1. 合金元素对加热时相转变的影响

合金元素影响加热时奥氏体形成的速度和奥氏体晶粒的大小。
(1)对奥氏体形成速度的影响: Cr、Mo、W、V等强碳化物形成元素与碳的亲合力大, 形成难溶于奥氏体的合金碳化物, 显著减慢奥氏体形成速度;Co、Ni等部分非碳化物形成元素, 因增大碳的扩散速度, 使奥氏体的形成速度加快;Al、Si、M等合金元素对奥氏体形成速度影响不大。
(2)对奥氏体晶粒大小的影响:大多数合金元素都有阻止奥氏体晶粒长大的作用, 但影响程度不同。强烈阻碍晶粒长大的元素有:V、

 

钢板加工
1、钢板切割方法适用于冷切割和热切割。冷切割包括有水射流切割、剪切、锯切或磨料切割;热切割包括有氧气燃料火焰切割(以下简称"火焰切割")、等离子切割和激光切割。
2、切割方法:通过相关工艺试验，掌握钢板各种切割方法的一般特性和切割厚度范围。
3、高级别耐磨钢的火焰切割方法与普通低碳和低合金钢的切割一样简单，在切割耐磨钢厚板时，需要注意!!!随着钢板厚度和硬度的增加，切割边部出现裂纹倾向加大。为防止钢板切割裂纹的产生，切割时应遵循以下建议:
切割裂纹:钢板切割裂纹类似于焊接时产生氢致裂纹，如果钢板切边产生裂纹，将会在切后48小时至几周内才出现。因此，切割裂纹属于延迟性裂纹，钢板厚度和硬度越大，出现切割裂纹就越大。
预热切割:钢板切割裂纹有效的方法，就是在切割前进行预热。在进行火焰切割前，钢板通常都要预热，其预热温度高低主要取决于钢板质量等级和板厚，见表2.预热方法可采用火焰烧枪、电子加热垫进行的，也可以使用加热炉加热。为确定钢板预热效果，应在加热点被面测试所需温度。

预热特别注意，要使正个钢板界面均匀受热，以免接触热源的区域出现局部过热现象。
低速切割:避免切割裂纹的另一种方法就是降低切割速度。如果无法进行整版预热，则可以使用局部预热法代替。使用低速切割方法防止切割裂纹，其可靠性不如预热。我们建议切割前先对切割带用火焰枪空泡几趟进行预热，预热温度达到100°C左右为宜。其 切割速度取决于钢板等级和厚度
特别说明:将预热和低速两种火焰切割方法结合使用，可以进一步降低切割裂纹的出现几率。
切割后缓冷要求:无论对切割不见是否预热，钢板切割后的缓冷都会有效降低切割裂纹的风险。如果切割后将其带有温热的不见进行堆放，使用隔热毯将其覆盖，也可以实现缓冷，缓冷要求冷却到室温。
切割后加热要求:对于耐磨钢板的切割，切割后立即采取加热(低温回火)，也是切割裂纹的有效方法和措施。钢板切厚通过低温回火处理，可以有效切割参与应力(低温回火工艺;保湿时间安5min/mm)
对于切割后加热的方法，也采用燃烧枪、电子加热毯和节哀热炉的加热方式进行切割后的加热。

降低钢板软化的措施钢的抗软化特性主要取决于它的化学成分、观组织和加工方式。对于热切割的部件，部件越小，整个部件软化的风险就越大。如果钢板温度超过200-250°C，钢板硬度就会降低。
切割方法:钢板在切割小型部件时，焊枪和预热所供应的热量将会在工件中聚集。切割不见尺寸越小，切割工件尺寸不得小于200mm，否则工件就将有软化的风险。软化风险的 的办法是冷切割，例如水射流切割。若必须使用热切割，则有限选择等离子或激光切割。这是因为火焰切割给工件提供更多的热量，因此提高了工件的温度。
水下切割方法:限制和降低软化区范围的有效方法，在切割过程中使用水来楞伽钢板及切割表面。因此，钢板即可放在水中切割，也可以向切割面喷水进行切割。使用水下切割方法可选择等离子或火焰切割。水下切割具有以下特征:
切割热影响区小;
防止整个工件的硬度降低;
减少切割工件变形;
切割后可以直接对工件进行冷却。