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12Cr2Ni4属于合金结构钢,其强度高、韧性好、淬透性良好,渗碳淬火后表面层硬度及耐磨性都好,冷变形时塑性好,切削性尚好,但有白点敏感性及回火脆性,焊接性较差。用作高负荷、交变应力下工作的大型渗碳件,如受高负荷的各种齿轮、蜗轮、蜗杆、轴等机械结构件。
特性
强度高、韧性好、淬透性良好,渗碳淬火后表面层硬度及耐磨性都好,冷变形时塑性好,切削性尚好,但有白点敏感性及回火脆性,焊接性较差。
适用范围
用作高负荷、交变应力下工作的大型渗碳件,如受高负荷的各种齿轮、蜗轮、蜗杆、轴等机械结构件。
化学成分:
碳 C :0.10~0.16
硅 Si:0.17~0.37
锰 Mn:0.30~0.60
硫 S :允许残余含量≤0.035
磷 P :允许残余含量≤0.035
铬 Cr:1.25~1.65
镍 Ni:3.25~3.65
铜 Cu:允许残余含量≤0.030
力学性能:
抗拉强度 σb (MPa):≥1080(110)
屈服强度 σs (MPa):≥835(85)
伸长率 δ5 (%):≥10
断面收缩率 ψ (%):≥50
冲击功 Akv (J):≥71
冲击韧性值 αkv (J/cm²):≥88(9)
硬度 :≤269HB
生产工艺
根据钢种和钢的质量要求,合金结构钢的冶炼,可采用氧气顶吹转炉、平炉、电弧炉;或再加电渣重熔、真空除气。铸锭可采用连铸或模铸。钢锭应缓慢冷却或热送锻造、轧制。钢锭加热时,应力求温度均匀并有足够的保温时间,以改善偏析缺陷和避免锻、轧时变形不均匀;锻、轧后的钢材,尺寸小的、特别是含碳0.2%左右的渗碳钢,在600℃以上时应快速冷却,以免加重带状组织;截面较大的锻件,应采取措施消除内应力和白点。调质钢应尽可能淬火成马氏体组织,然后回火成索氏体组织;渗碳钢在渗碳过程中,渗层浓度梯度不宜过大,以免在渗层晶界上出现连续网状碳化物;氮化钢必需先经热处理得到所需的性能,再经***精加工才能进行氮化。氮化处理后除将脆薄的"白层"研磨除去外,不再加工。
钢的淬透性(见淬火)高低主要取决于化学成分和晶粒度。除钴和铝等元素外,大部分合金元素溶入固溶体后都不同程度地抑制过冷奥氏体向珠光体和贝氏体的相变,增加获得马氏体组织的数量,即提高钢的淬透性。一些碳化物形成元素,如钒、钛、锆、钨等,如果形成碳化物而固定了钢中的碳,反而会降低淬透性,易使晶粒粗化的元素如锰,能提高淬透性;使晶粒细化的元素如铝,则降低淬透性。硼是***影响淬透性的元素,合金钢中即使只含十万分之一的硼,也能***提高钢的淬透性。但硼的这种影响仅对低、中碳钢有效,对高碳钢完全无效。
对钢的力学性能和回火性能的影响 钢的性能取决于铁的固溶体和碳化物各自性能以及它们相对分布的状态。合金元素对钢的力学性能的影响也与此有关。固溶于铁素体中的合金元素,起固溶强化作用,使强度和硬度提高,但同时使韧性和塑性相对地降低。其中以磷和硅的固溶强化作用最***,而硅对韧性的影响也最严重。少量的锰、铬或镍,反而对铁素体的韧性有一定提高。
调质钢的韧性-脆性转变温度是评价力学性能的一项重要指标。提高转变温度的元素有 B、P、C、Si、Cu、Mo、Cr;降低转变温度的元素有Ni、Mn;少量时提高、多量时降低转变温度的元素有Ti、V;少量时降低、多量时提高转变温度的元素有Al。
合金钢的回火稳定性比碳素钢好,这是由于合金元素在回火时阻碍了钢中原子的扩散,因而在同样温度下,起到延迟马氏体分解和抗回火软化的作用。对合金钢的回火稳定性影响比较***的为:钒、钨、钛、铬、钼、钴、硅等元素;影响不明显的为:铝、锰、镍等元素。可以看到,碳化物形成元素,对回火软化的延迟作用特别***。钴和硅虽属不形成碳化物元素,但它们对渗碳体晶核的形成和长大,有强烈的延迟作用,因此,也有延迟回火软化的作用。各种合金元素对回火脆性影响的程度是不同的。定性地说,锰、铬、氮、磷、钒、铜、镍等均有促进回火脆性的倾向。钼的作用较特殊,它加入已有回火脆性的合金钢(例如含锰、铬等)中,能***地降低回火脆性倾向;若单独加入普通碳素钢中,则成为促进回火脆性倾向的元素。钨的作用与钼相似,但对回火脆性的影响尚未十分确定。
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