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在鋼中加入合金元素后,鋼的基本組元鐵和碳與加入的合金元素會發生交互作用。鋼的合金化目的是希望利用合金元素與鐵、碳的相互作用和對鐵碳相圖及對鋼的熱處理的影響來改善鋼的組織和性能。合金元素與鐵、碳的相互作用,合金元素加入鋼中后,主要以三種形式存在鋼中。即:與鐵形成固溶體;與碳形成碳化物;在高合金鋼中還可能形成金屬間化合物。
合金元素對相圖的影響:1.對奧氏體和鐵素體存在范圍的影響:擴大或縮小γ相區的元素均同樣擴大或縮小Fe-Fe3C相圖中的γ相區,且同樣Ni或Mn的含量較多時,可使鋼在室溫下得到單相奧氏體組織(如奧氏體不銹鋼和高錳鋼等),而Cr、Ti、Si等超過一定含量時,可使鋼在室溫獲得單相鐵素體組織(如高鉻鐵素體不銹鋼等)。2.對Fe-Fe3C相圖臨界點(S和E點)的影響:擴大γ相區的元素使Fe-Fe3C相圖中的共析轉變溫度下降,縮小γ相區的元素則使其上升,并都使共析反應在一個溫度范圍內進行。幾乎所有的合金元素都使共析點(S)和共晶點(E)的碳含量降低,即S點和E點左移,強碳化物形成元素的作用尤為強烈。
鈦板具有強度高而密度又小,機械性能好,韌性和抗蝕性能很好。另外,鈦板的工藝性能差,切削加工困難,在熱加工中,非常容易吸收氫氧氮碳等雜質。還有抗磨性差,生產工藝復雜。鈦的工業化生產是1948年開始的。航空工業發展的需要,使鈦工業以平均每年約 8%的增長速度發展。目前世界鈦板加工材年產量已達4萬余噸,鈦板牌號近30種。使用廣泛的鈦板是Ti-6Al-4V(TC4),Ti-5Al-2.5Sn(TA7)和工業純鈦(TA1、TA2和TA3)。
鈦的強度大,純鈦抗拉強度可達180kg/mm2。有些鋼的強度高于鈦合金,但鈦合金的比強度(抗拉強度和密度之比)卻超過優質鋼。鈦合金有好的耐熱強度、低溫韌性和斷裂韌性,故多用作飛機發動機零件和火箭、導彈結構件。鈦合金還可作燃料和氧化劑的儲箱以及高壓容器。現在已有用鈦合金制造自動步槍,迫擊炮座板及無后座力炮的發射管。在石油工業上主要作各種容器、反應器、熱交換器、蒸餾塔、管道、泵和閥等。鈦可用作電極和發電站的冷凝器以及環境污染控制裝置。鈦鎳形狀記憶合金在儀器儀表上已廣泛應用。在醫療中,鈦可作人造骨頭和各種器具。鈦還是煉鋼的脫氧劑和不銹鋼以及合金鋼的組元。鈦白粉是顏料和油漆的良好原料。碳化鈦,碳(氫)化鈦是新型硬質合金材料。氮化鈦顏色近于黃金,在裝飾方面應用廣泛。
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42CrMo鋼屬于超高強度鋼,具有高強度和韌性,淬透性也較好,無明顯的回火脆性,調質處理后有較高的疲勞極限和抗多次沖擊能力,低溫沖擊韌性良好。該鋼適宜制造要求一定強度和韌性的大、中型塑料模具。強度、淬透性高,韌性好,淬火時變形小,高溫時有高的蠕變強度和持久強度。用于制造要求較35CrMo鋼強度更高和調質截面更大的鍛件,如機車牽引用的大齒輪、增壓器傳動齒輪、壓力容器齒輪、后軸、受載荷極大的連桿及彈簧夾,也可用于 2000m以下石油深井鉆桿接頭與打撈工具,并且可以用于折彎機的模具等。
42CrMo合金鋼與35CrMo性能接近的鋼材。與35CrMo性能接近,由于碳和鉻含量增高,因而其強度和淬透性均優于35CrMo,調質后有較高的疲勞強度和抗多次沖擊能力,低溫沖擊韌度良好,且無明顯的回火脆性,一般在調質后使用。與35CrMo性能接近,由于碳和鉻含量增高,因而其強度和淬透性均優于35CrMo,調質后有較高的疲勞強度和抗多次沖擊能力,低溫沖擊韌度良好,且無明顯的回火脆性,一般在調質后使用,一般用于制造比35CrMo強度要求更高,斷面尺寸較大的重要零件,如軸,齒輪,連桿,變速箱齒輪,增壓器齒輪,發動機氣缸,彈簧,彈簧夾,1200-2000mm石油鉆桿接頭,打撈工具以及代替含鎳較高的調質鋼使用。
一個比較的特殊的分類是根據它們的用途來進行劃分,種合金結構鋼,是用來制作各種機器零件和工程構件的,這種鋼具有恰到好處的淬透性,所以很多都用來制造橫截面積相對較大的器械的零件。第二種是合金工具鋼,從名字可以看出,這種鋼主要是用來制造一些工具的,比如量具、冷熱的模具、刀具等等,這種鋼具有很好的耐磨性能和韌性。第三種就是特殊性能鋼,這種具有一些特殊的心梗,所以制造的物品都是具有特殊性能的,比如耐熱的鋼、耐磨的鋼,可以滿足生產中的一些特殊的要求。
隨著科學技術和工業的發展,對材料提出了更高的要求,如更高的強度,抗高溫、高壓、低溫,耐腐蝕、磨損以及其它特殊物理、化學性能的要求,碳鋼已不能完全滿足要求,于是出現了合金鋼板。鋼板按軋制分,分熱軋的和冷軋的。薄板的寬度為500~1500毫米;厚的寬度為600~3000毫米。薄板按鋼種分,有普通鋼、優質鋼、合金鋼、彈簧鋼、不銹鋼、工具鋼、耐熱鋼、軸承鋼、硅鋼和工業純鐵薄板等;按專業用途分,有油桶用板、搪瓷用板、防彈用板等;按表面涂鍍層分,有鍍鋅薄板、鍍錫薄板、鍍鉛薄板、塑料復合鋼板等。厚鋼板的鋼種大體上和薄鋼板相同。在品各方面,除了橋梁鋼板、鍋爐鋼板、汽車制造鋼板、壓力容器鋼板和多層高壓容器鋼板等品種純屬厚板外,有些品種的鋼板如汽車大梁鋼板(厚2.5~10毫米)、花紋鋼板(厚2.5~8毫米)、不銹鋼板、耐熱鋼板等品種是同薄板交叉的。
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