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20cr圓棒這種鋼大多用于制造心部強度要求較高,表面承受磨損、截面在30mm以下的或形狀復雜而負荷不大的滲碳零件(油淬),如:機床變速箱齒輪、齒輪軸、凸輪、蝸桿、活塞銷、爪形離合器等;對熱處理變形小和高耐磨性的零件,滲碳后應進行高頻表面淬火,如模數小于3的齒輪、軸、花鍵軸等。此鋼也可在調質狀態下使用,用于制造工作速度較大并承受中等沖擊負荷的零件,這種鋼還可用作低碳馬氏體淬火用鋼,更進一步增加鋼的屈服強度和抗拉強度(約增加1.5~1.7倍)。
化學成分
碳C:0.18~0.24 硅Si:0.17~0.37
錳Mn:0.50~0.80
鉻Cr:0.70~1.00
硫 S :允許殘余含量≤0.035
磷 P :允許殘余含量≤0.035
鎳 Ni:允許殘余含量≤0.030
銅 Cu:允許殘余含量≤0.3
力學性能
試樣毛坯尺寸(mm):15
第二次淬火加熱溫度(℃):780~820;冷卻劑:水、油
交貨狀態:以熱處理(正火、退火或高溫回火)或不熱處理狀態交貨,交貨狀態應在合同中注明。
主要特性
與
15Cr鋼相比,有較高的強度及
淬透性,在油中臨界淬透直徑達4 ~22mm,在水中臨界淬透直徑達11~40mm,但
韌性較差,此鋼滲碳時仍有
晶粒長大傾向,降溫直接淬火對
沖擊韌性影響較大,所以滲碳后需二次淬火以提高零件心部韌性,無回火脆性;鋼的冷應變塑性高,可在冷狀態下
拉絲;可切削性在高溫正火或
調質狀態下良好,但退火后較差;20Cr為珠光體,
焊接性較好,焊后一般不需熱處理,但厚度大于15mm的零件在焊前需預熱到100~150℃,焊后也可不進行回火熱處理。
合金鋼分類
合金結構鋼一般分為調質結構鋼和表面硬化結構鋼。
①調質結構鋼 這類鋼的含碳量一般約為0.25%~0.55%,對于既定截面尺寸的結構件,在調質處理(淬火加回火)時,如果沿截面淬透,則力學性能良好,如果淬不透,顯微組織中出現有自由鐵素體,則韌性下降。對具有回火脆性傾向的鋼如錳鋼、鉻鋼、鎳鉻鋼等,回火后應快冷。這類鋼的淬火臨界直徑,隨晶粒度和合金元素含量的增加而增大,例如,40Cr和35SiMn鋼約為30~40mm,而40CrNiMo和30CrNi2MoV鋼則約為 60~100mm,常用于制造承受較大載荷的軸、連桿等結構件。
②表面硬化結構鋼 用以制造表層堅硬耐磨而心部柔韌的零部件,如齒輪、軸等。為使零件心部韌性高,鋼中含碳量應低,一般在0.12~0.25%,同時還有適量的合金元素,以保證適宜的淬透性。氮化鋼還需加入易形成氮化物的合金元素(如Al、Cr、Mo等)。滲碳或碳氮共滲鋼,經850~950℃滲碳或碳氮共滲后,淬火并在低溫回火(約200℃)狀態下使用。氮化鋼經氮化處理(480~580℃),直接使用,不再經淬火與回火處理。
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合金鋼生產工藝
根據鋼種和鋼的質量要求,合金結構鋼的冶煉,可采用氧氣頂吹轉爐、平爐、電弧爐;或再加電渣重熔、真空除氣。鑄錠可采用連鑄或模鑄。鋼錠應緩慢冷卻或熱送鍛造、軋制。鋼錠加熱時,應力求溫度均勻并有足夠的保溫時間,以改善偏析缺陷和避免鍛、軋時變形不均勻;鍛、軋后的鋼材,尺寸小的、特別是含碳0.2%左右的滲碳鋼,在600℃以上時應快速冷卻,以免加重帶狀組織;截面較大的鍛件,應采取措施消除內應力和白點。調質鋼應盡可能淬火成馬氏體組織,然后回火成索氏體組織;滲碳鋼在滲碳過程中,滲層濃度梯度不宜過大,以免在滲層晶界上出現連續網狀碳化物;氮化鋼必需先經熱處理得到所需的性能,再經最后精加工才能進行氮化。氮化處理后除將脆薄的“白層”研磨除去外,不再加工。
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