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Cu,W 對鋼鐵性能的影響

文章出處:責任編輯:人氣:-發表時間:2017-03-03 16:33【

Cu元素

1、它的突出作用是改善普通低合金鋼的抗大氣腐蝕性能,特別是和磷配合使用時更為明顯;

2、銅能提高強度和韌性,特別是大氣腐蝕性能。缺點是在熱加工時容易產生熱脆,銅含量超過0.5%塑性顯著降低。當銅含量小于0.50%對焊接性無影響;
3、合金鋼中銅之含量不可以超過1.5%,否則會使鋼變脆,此外
a.銅在鋼中有抵抗大氣腐蝕之性能。低碳鋼內含銅1%,其抵抗大氣腐蝕性約較不含銅者高出四倍。在不銹鋼中加銅 3‐4%,亦有助不銹鋼之防蝕作用。
b.可以增加鋼的強度,但不宜超過0.2%。
4、含量低時,作用和鎳相似,含量較高時,對熱變形加工不利,如超過O.30%時,在熱變形加工時導致高溫銅脆現象,含量高于O.75%時,經固溶處理和時效后可產生時效強化作用。在低碳合金鋼中,特別是與磷同時存在,可提高鋼的抗大氣腐蝕性,2%一3%的銅在不銹鋼中可提高對硫酸、磷酸及鹽酸等的抗腐蝕性及對應力腐蝕的穩定性
5、銅的有益作用:
1)能提高鋼中奧氏體的穩定性,所以可提高可淬性和淬透性,在A體鋼中加2~4%Cu,可提高抗酸力。
2)有強化鐵素體的作用,在鐵素體中加Cu,可提高它在某些還原性介質中的耐蝕性和改善鋼的韌性。
3)在低合金鋼中加入0.20%左右的Cu,特別當和P聯合使用時,可提高鋼對大氣的抗蝕力,當含Cu量超過0.75%時,可以經過沉淀硬化處理提高鋼強度。
4)Cu是一種強烈的石墨化元素,用于煉制石墨鋼。(Cu鋼的時效硬化是因為Cu在α鐵中的溶解度變化很大,在830℃時達3.5%,到20℃則降至0.35%,所以含Cu>0.35%者可促進時效硬化。)

恒豐鉚釘產品包括:不銹鋼開口型抽芯鉚釘,封閉型抽芯鉚釘,內鎖拉絲鉚釘,外鎖拉絲鉚釘,單鼓型鉚釘,雙鼓型鉚釘,燈籠鉚釘,海馬釘,氣動鉚槍和相關緊固件。

6、銅的不良影響是:

1)含Cu量較高時將導致鋼具熱脆性,而使熱鍛軋加工困難。
2)含Cu過多會使矯頑力和磁滯損失增加,于磁鋼不利。
3)“銅脆”——在鋼的缺陷一文中指出當Cu>0.2%時,加熱過程由于表面發生選擇性氧化,使Fe先Cu而發生氧化,而表層Cu含量即相對增加形成一層薄膜,然后向擴散形成含Cu網絡,在1030℃即容易鍛裂。適量加Ni可生成熔點較高
的Cu‐Ni固溶體,可降低“銅脆”。綜合來說,含Cu<0.7%會溶于α‐Fe中,促使碳不氧化,對磁性無大影響。含Cu=0.5%時,防銹能力可提高15倍;含Cu>0.7%時將出現不均勻混合物,而使矯頑力和磁滯損失增加,并使銅變脆。

(1)一般合金鋼中含銅量:1)硅鋼:含Cu=0.2~0.3%

2)軸承鋼:含Cu≤0.25%,且Cu+Ni≤0.50%,因為Cu會引起時效硬化而影響軸承精度,Ni會降低淬火層硬度。
3)低合金鋼:Cu≤0.2%(對低合金高強度鋼,合金元素含量一般地都限制在≯0.2%范疇)。
4)不銹鋼:含Cu=2~4%(Cr18Ni9Cu3Ti等)。5)石墨鋼:含Cu=0.6%
W元素

1、能提高鋼的紅硬性和熱強性,并能提高鋼的耐磨性;

2、鎢熔點高,比重大,是貴生的合金元素。鎢與碳形成碳化鎢有很高的硬度和耐磨性。在工具鋼加鎢,可顯著提高紅硬性和熱強性,作切削工具及鍛模具用;

3、鎢能耐高溫,而且溶於鋼中會與碳形成碳化物稱為碳化鎢,能提高鋼的強度。此外,

a.鎢可以提高鋼之淬火溫度。

b.加強鋼之斷面組織細微化,抵抗回火軟化。
c.可以降低淬火時鋼之晶粒生長之趨勢。
d.鎢鋼刀具有紅熱硬度。
e.可增加鋼之保磁性,故可配入鋼中而制造永久磁鋼。
4、有二次硬化作用,使鋼具有紅硬性,提高耐磨性,對鋼的淬透性、回火穩定性、力學性能及熱強性的影響均與鉬相似,稍微降低鋼的抗氧化性;
5、W的良好作用是:
1)細化晶粒,(其作用比Cr還強,所以可降低鋼的過熱傾向性,提高強度、韌性和熱穩定性。
2)提高M體穩定性,大大提高淬透性,18CrNiWN任何冷卻速度都能完全淬透,得M體,用W18%與Cr4%配合,M體穩定性可達600℃,保持紅硬性。
3)阻止回火脆性發展,所以可提高強度同時不降低塑性,提高韌性。
4)提高淬火鋼的矯頑磁力,阻止鋼的組織時效。
5)其碳化物極其穩定,高溫也難溶進固溶體,所以可作高速工具鋼。
6)W鋼一般硬度、耐磨性較好,熱處理變形小,不易淬裂,回火穩定性也較好。
7)W因能提高A體的穩定性,而用于閥門鋼中,縮小γ區,同Cr。
8)可提高珠光體耐熱鋼的熱強性,提高再結晶溫度。
9)在高合金Cr、Ni鋼中加入2~4%W便可提高鋼的屈服點,疲勞強度和熱穩定性,并因為形成碳化物而減小晶向腐蝕傾向(Fe3W2和Fe2W都是極穩定的化合物,高度彌散,所以可提高強度、熱穩定性。
W元素
6、W的不良影響:
1)增加脫碳(碳化物穩定)阻止石墨化。
2)W是強碳化物元素,應防止碳化物不均影響性能而成廢品(可增加鐓拔數及正火處理糾正)。
3)含W>9%時硬度顯著提高,而δ、ψ顯著降低。
4)W使鋼導熱率降低,含W>10%其導熱率只有純鐵的0.7倍。
5)含W增加,可鍛溫度范圍降低。
7、一般合金鋼中的W的含量:
合金結構鋼:W=0.3~1.0% (例20Cr3MoWVA、18Cr3MoWVA等)耐熱不起皮鋼:W=0.3~3.2% (上二種為抗氫鋼亦屬此類,又如Cr15Ni36W3Ti等)合金工具鋼:W=1~18%(CrWMn、W、W2、3Cr2W8V、P9、P18等)向鋼中加入多于20~22%的W,是不合適的。所以超過此值W對鋼的性能的改善并沒更好的作用,所以多加是不經濟的。一般提到的降低回火脆性的方法有如下幾種:
1)在鋼中加入0.3~1.0%的Mo或1~1.5%的W。
2)回火時采用快速冷卻,用水冷或油冷。
3)提高回火溫度,此法因為使性能(強度)下降,得不到充分發揮,所以少用。
4)延長回火時間,或增加重復高溫回火的次數。
5)降低淬火溫度,或采用二次淬火①AC3以上正常淬火②AC1~AC3之間不完全淬火以消除回火脆性。
6)在鋼中加入V(約是鉬含量%+0.1%可等效),以提高鋼的回火穩定性,抑制回火脆性,不過此作用甚微。
7)采用形變熱處理,即加熱至AC3以上進行形變(變形度15~20%最佳)后立即淬火回火,韌性提高3倍。
8)高速度(1000℃/秒)加熱和冷卻,最后二種方法因為生產上很難實現而未被采用。
注:常說的回火脆性是第二類回火脆性(即450~570℃可650~700℃出現的),而第一類回火脆性(250~400℃),所有鋼都不可避免的存在,而可用重復回火即能消除,故多不再討論。


此文關鍵字:Cu W 對鋼鐵性能的影響
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