為什么很多零件要選擇用合金鋼

合金結(jié)構(gòu)鋼是在碳素結(jié)構(gòu)鋼的基礎(chǔ)上適量加入一種或幾種合金元素，其目的是提高鋼的淬適性，通過熱處理手段，提高零件的整體強(qiáng)度和韌性。然而感應(yīng)加熱淬火主要用于零件的表面淬火或零件局部表面淬火，淬火層多為1-3 mm ，中碳結(jié)構(gòu)鋼的淬透性和淬硬性能滿足大多數(shù)表面淬火零件的要求。中型和重型汽車的半軸及轉(zhuǎn)向節(jié)等零件，由于載荷較大，其淬火層要求一般在4 mm 以上，中碳結(jié)構(gòu)鋼的淬透性不保證這樣深淬火層，而不得不使用中碳合金結(jié)構(gòu)鋼，常用鋼種是40Cr 和4OMnB 。

在感應(yīng)加熱時(shí)，合金元素對奧氏體的形成、奧氏體晶粒大小及淬火后的組織有著重大的影響，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

① 多數(shù)合金元素使鋼的共析點(diǎn)向碳濃度較低的方向移動，從而改變了鋼的原始組織狀態(tài)；

② 合金元素改變了相變的開始溫度；

③ 合金元素影響碳化物的穩(wěn)定性；

④ 合金元素影響碳在鐵中的擴(kuò)散速度。

現(xiàn)將鉻、錳、硼等元素的作用具體分析如下：

鉻是形成碳化物的元素，它的存在能導(dǎo)致碳在鐵中的擴(kuò)散速度減小，其合金碳化物又比較穩(wěn)定，會使相變過程變慢，因此鉻能明顯地提高相變溫度，并使相變溫度范圍變得更寬。例如4OCr 鋼在感應(yīng)加熱淬火時(shí)，其淬火溫度是900-960℃ 。

錳是非碳化物形成元素，它與碳的親合力略強(qiáng)于鐵，錳的碳化物的穩(wěn)定性與滲碳體相似，所以對碳的擴(kuò)散速度影響很小。錳能降低Ac1點(diǎn)，故其加熱溫度在比碳鋼的臨界點(diǎn)稍低時(shí)，即可得到奧氏體，且不具有阻礙奧氏體晶粒長大的能力。基于上述理由，錳鋼的淬火溫度與含碳量相同的碳鋼淬火加熱溫度相同或略低一些。例如，在相同的原始組織和相同的加熱速度下，45Mn2 的淬火加熱溫度為860-920℃ ，而45 鋼為880-920℃。

硼是我國富有的合金元素，微量的硼（0.0005%-0.005 %）加入鋼中，就能比較顯著地提高鋼的淬透性，從而代替很多貴重的合金元素。推廣硼鋼的應(yīng)用對于我國有著重要的經(jīng)濟(jì)意義。

感應(yīng)熱處理常用的硼鋼有40MnB 、45MnB 等。微量的硼加入鋼中，對鋼的相變點(diǎn)沒有明顯影響，但它能使奧氏體晶粒具有長大傾向。有關(guān)資料表明，4oMnB 的臨界點(diǎn)Ac1為730℃，Ac3為780℃，與40鋼的臨界點(diǎn)相近，所以它們的淬火加熱溫度也很相近。40MnB 的感應(yīng)淬火加熱溫度多為560-900 ℃ 。

合金元素Ti、V、M。等，在鋼中形成穩(wěn)定的難溶解的碳化物。在感應(yīng)加熱時(shí)，由于加熱速度快、沒有保溫時(shí)間，合金碳化物來不及溶解到奧氏體中，奧氏體是低碳的，在淬火冷卻時(shí)，合金碳化物又成為轉(zhuǎn)變的晶核，因此降低了鋼的淬透性和淬硬性，提高淬火加熱溫度，或增加加熱時(shí)間，能提高硬化層深度和淬火硬度，但又增加淬火裂紋傾向。因此，感應(yīng)加熱淬火的零件中，很少使用Ti、V、Mo的含金鋼。