鉻鋼用途，鉻含量對鋼材的影響
chanong
摘要制備鉻含量（質量分數）分別為0.01%、0.10%、0.13%、0.16%的：高碳鋼65Mn熱軋鋼帶，利用金相顯微鏡檢測不同鉻含量。對試樣進行檢測并對不同鉻含量的試樣力學性能進行測試表明，鉻元素可以細化65Mn鋼中珠光體片層間距，削弱網狀鐵素體；當從0.01%開始增加時，當鉻含量小于0.13%時， 65Mn鋼的晶粒度級別從8.0增加到8.8，抗拉強度從822MPa增加到999MPa，斷后伸長率從29%增加到22%，降低。鉻含量的增加對材料的組織和力學性能有顯著影響，鉻元素通過細化晶粒和析出第二相Cr3C共同影響高碳鋼65Mn的綜合力學性能。
關鍵詞： 鉻含量，高碳鋼65Mn，熱軋鋼帶，顯微組織，力學性能，晶粒細化，第二相
CLC 分類號：TG142.1 文檔代碼：A 產品編號：1001G4012(2018)10G0736G05
鉻作為鋼的重要合金元素，能提高鋼的淬透性，形成合金滲碳體，可提高鋼的強度、韌性、抗回火性和耐磨性。碳鋼中添加鉻，鉻的適量含量有很大差異�？梢猿吻彖F素體的形貌和分布，細化晶粒[1]。研究鉻含量對鋼的組織和性能的影響及其機理，有助于鉻的合理利用和節(jié)能。社會資源。日本國內外的學者正在進行研究。鉻含量對高碳鋼組織和性能的影響，但各個研究課題都有自己的側重點。張等人[2]研究表明，提高高碳工具鋼和模具鋼的鉻含量有助于細化。 HOSSAIN等人[3]研究認為，隨著高碳鋼中鉻含量的增加，殘余奧氏體的形貌發(fā)生變化，穩(wěn)定性提高；參考文獻[3]4G5]雖然鉻對特定鋼的力學性能和顯微組織的影響對鋼進行了研究，認為熱處理形成的顯微組織決定了零件的性能，文獻[6G7]的影響也在研究中。鉻含量對65Mn熱軋鋼帶組織和性能影響的專題研究65Mn鋼作為高碳鋼的重要品種，除作為主要鋼種外，還具有優(yōu)異的強度、韌性、高硬度、耐磨性和彈性元素材料，還廣泛用于磨削刀具、機械耐磨零件等[8-10]。為了研究高碳鋼65Mn熱軋鋼帶的組織和性能，探討鉻對鋼的影響，研究珠光體相變的性能和機理，為65Mn鋼的生產提供指導和支持，我們嘗試確定最佳鉻含量。用于科學研究和技術。
1 試驗材料及試驗方法
1.1 試驗材料
選取鉻含量（質量分數，下同）分別為0.01%、0.10%、0.13%、0.16%四種高碳65Mn熱軋鋼帶作為試驗材料。規(guī)格為2.5mm，除鉻含量外，其他制造控制工藝相同，具體化學成分見表1。
1.2 測試方法
65Mn鋼水在180t上下兩級吹煉轉爐中精煉，然后連鑄，將230mm厚1280mm寬的鋼坯軋制成2.5mm厚1250mm寬的鋼坯。使用寬度為1780mm的熱軋設備，對熱軋帶鋼的生產樣品（橫向）進行取樣和測試。
用WAW-1000萬能試驗機進行拉伸試驗，測試抗拉強度、屈服強度、斷后伸長率；用HBG3000布氏硬度計測試試樣的布氏硬度；4%（將拋光后的金相試樣進行蝕刻，對其金相組織進行測試）采用DMI5000M金相顯微鏡觀察晶粒尺寸。
2 實驗結果與討論
2.1 鉻含量對顯微組織的影響
圖1比較了不同鉻含量的試樣的組織，可以看出，所有試樣都具有珠光體+鐵素體組織，但隨著鉻含量的增加，熱軋試樣的組織有變小的趨勢。特別是當鉻含量增加到0.16%時，組織中出現粒狀貝氏體。這表明鉻可以促進珠光體轉變并細化珠光體片的間距。另外，由圖1可知，隨著鉻含量的增加，組織中以0.01%的含量存在粗大的網狀鐵素體，且分布范圍較寬，但隨著鉻含量的增加，網狀鐵素體變弱，當含量達到0.16%時，網狀鐵素體基本消失。鋼中鉻元素溶入奧氏體后，過冷奧氏體的穩(wěn)定性增加，淬火臨界冷卻速度降低，C曲線右移，產生珠光光澤。體積變換面積減小。由于變態(tài)時間變得相對較短并且鐵素體的生長受到抑制，所以網狀鐵素體基本上消失。
2.2 鉻含量對晶粒尺寸的影響
圖2是不同鉻含量樣品的晶粒形貌對比，圖3是相應晶粒尺寸等級的對比，可以看出，隨著鉻含量的增加，樣品的晶粒尺寸逐漸減小。晶粒尺寸由鉻含量0.01%的8.0級逐漸提高到鉻含量0.16%的8.8級，晶粒變得更加均勻。它與碳相對不同。親和力強的碳化物形成元素，顯著減慢碳在奧氏體中的擴散速度，減慢奧氏體的形成速度，并增加結晶后單位體積的顆�？倲�，從而使顆粒變得更細。而且，隨著材料單位體積顆粒數量的增加，每個顆粒變得越來越小，抑制了顆粒生長速率，從而減少了顆粒生長的不均勻性。
另外，由圖3可知，當鉻含量小于0.13%時，鉻對熱軋試樣的晶粒有明顯的細化作用。當鉻含量從0.13%增加到0.16%時，晶粒細化作用逐漸減弱，其含量增加，因為隨著鉻含量的增加，碳化鉻含量增加，可見對鋼晶粒細化的影響趨于減小隨著溫度升高。隨著鉻和碳之間的結合強度開始下降，晶粒細化的效果開始減弱。
2.3 鉻含量對力學性能的影響
圖4和圖5為不同鉻含量樣品的力學性能對比，隨著鉻含量從0.01%增加到0.16%，抗拉強度Rm從822MPa增加到999MPa；可以看出屈服點增加。強度ReL從460 MPa增加到633 MPa，布氏硬度從245HBW增加到285HBW，而斷裂伸長率A則從29%下降到22%。隨著它的增加，抗拉強度、屈服強度和硬度顯著變化。鉻每增加0.01%，對應的指標改善值為：15.3MPa、17.6MPa、3.8HBW。當鉻含量超過0.13%時，抗拉強度、屈服強度、硬度下降，但斷裂伸長率隨著鉻含量的增加而增加。
強化機理分析表明，鉻和-Fe均具有體心立方晶格，其原子半徑和電子結構與-Fe相似，因此可以形成無限固溶體，增加材料的強度。我可以。鉻原子在室溫下在鐵中形成固溶體，形成單質后，形成置換固溶體，發(fā)生固溶強化，強度增加。另外，當鉻在-Fe中形成固溶體時，引起晶格畸變，抑制位錯的移動，引起滑移，增加變形抗力，提高抗拉強度。
2.4 討論
在本研究中，隨著鉻含量的增加，材料的強度和硬度逐漸增加，但塑性下降。這可能是因為鉻元素改變了材料內部珠光體的結構，且碳含量越接近越有可能。到共析點珠光體組織變小，該組織對材料性能影響很大，因此65Mn鋼的力學性能與顯微組織中珠光體的片層間距密切相關，而65Mn鋼的力學性能與顯微組織中珠光體的片層間距密切相關。珠光體看起來像這樣：珠光體和過冷度表示如下：
其中：S0 是珠光體片層之間的間距(nm)，T 是過冷度(C)。
高碳鋼中添加了合金元素鉻。鉻可以擴大奧氏體區(qū)，從而使鋼的C曲線向右移動并減緩奧氏體到珠光體的轉變，這是冷卻速率保持不變時的轉變。隨著鉻含量的增加，珠光體片層之間的間距變細，增加了相界面，增加了塑性變形的阻力，因為珠光體轉變的起始溫度降低，過冷轉變模式增加，從而提高了強度和硬度。這與本文的研究結論是一致的，另一方面，高碳鋼中添加鉻引起材料的固溶強化和細晶強化，細晶強化的效果比室溫固溶強化更顯著之后細晶強化的效果增加了材料對塑性變形的抵抗力，這也導致材料的強度和硬度的增加。
高碳鋼中添加鉻可以細化晶粒。胡根祥等[12]認為晶粒細化提高了材料的塑性。但實驗數據表明，當鉻含量從0.01%增加到0.16%時，材料的斷裂伸長率從29%下降到22%。這是因為高碳鋼中形成第二相Cr3C，并且第二相Cr3C在基體邊界呈連續(xù)網狀分布。母材顆粒的滑動變形僅限于母材顆粒內部，硬而脆的第二相Cr3C基本上不能發(fā)生塑性變形，阻礙了母材的變形。由于應力集中而在晶界處產生裂紋，造成材料早期失效，因此添加鉻通過細化晶粒提高材料的塑性，但同時由于生成第二相Cr3C而導致塑性下降。本文研究的65Mn熱軋鋼帶中，隨著鉻含量的增加，塑性值降低，表明第二相Cr3C對高碳鋼65Mn塑性的影響大于65Mn熱軋鋼帶。軋制鋼帶。馬蘇。當鉻含量從0.13%增加到0.16%時，斷后伸長率下降，當鋼中鉻含量達到一定值時，第二相對高碳鋼對細晶強化的影響表明，影響為小的�？伤苄酝^弱。
3 結論
(1)鉻元素能促進高碳鋼65Mn的珠光體相變，細化珠光體片間距，削弱網狀鐵素體。
(2)隨著高碳鋼65Mn熱軋鋼帶含鉻量的增加，晶粒尺寸逐漸減小，從含鉻量0.01%時的8.0級到含鉻量0.16%時，晶粒尺寸等級逐漸增大。等級8.8，提高晶粒均勻度。當鉻含量小于0.13%時，鉻對熱軋試樣晶粒有顯著的細化作用。
(3)隨著高碳鋼65Mn熱軋鋼帶中鉻含量從0.01%增加到0.16%，抗拉強度從822MPa增加到999MPa，斷后伸長率從22%下降到22% 。當鉻含量小于0.13%時強化效果明顯。
(4)鉻元素通過使珠光體薄板間距變細而改變材料性能，而第二相Cr3C則阻礙材料的塑性變形，兩者的綜合作用影響材料的整體力學性能。 65Mn對熱軋鋼板有負面影響。帶鋼中塑性的影響大于細晶粒強化的影響。
第：章
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文章來源——材料與檢測網