20CrMoA合金钢

来源:热处理工艺学作者:汪庆华

20CrMoA合金钢

合金结构钢又称合结钢,是在碳素结构础上,加入5以下的一种或几种元素。钢中加入合金元素,首先是提高了钢的淬透性,保证钢经过热处理后获得良好的综合机械性能,具有高的强度和足够的韧性。由于具有合适的淬透性,经适宜的金属热处理后,显微组织为均匀的索氏体、贝氏体或极细的珠光体,因而具有较高的抗拉强度和屈强比(一般在0.85左右),较高的韧性和疲劳强度,和较低的韧性-脆性转变温度,可用于制造截面尺寸较大的机器零件。

合金元素作用

①增大钢的淬透性。淬透性是指钢淬火时,从表层起淬成马氏体层的深度,是取得良好综合性能的主要参数。除Co外,几乎所有合金元素如 Mn、Mo、Cr、Ni、Si和C、N、B等都能提高钢的淬透性,其中 Mn、Mo、Cr、B的作用最强,其次是Ni、Si、Cu。而强碳化物形成元素如 V、Ti、Nb等,只有溶于奥氏体中时才能增大钢的淬透性。

②影响钢的回火过程。由于合金元素在回火时能阻碍钢中各种原子的扩散,因而在同样温度下和碳素钢相比,一般均起到延迟马氏体的分解和碳化物的聚集长大作用,从而提高钢的回火稳定性,即提高钢的抗回火软化能力,V、W、Ti、Cr、Mo、Si的作用比较显著,Al、Mn、Ni的作用不明显。含有较高含量的碳化物形成元素如V、W、Mo等的钢,在500~600℃回火时,析出细小弥散的特殊碳化物质点如V4C3、Mo2C、W2C等,代替部分较粗大的合金渗碳体,使钢的强度不再下降反而升高,即出现二次硬化(见回火)。Mo对钢的回火脆性有阻止或减弱的作用。

③影响钢的强化和韧化。Ni以固溶强化方式强化铁素体;Mo、V、Nb等碳化物形成元素,既以弥散硬化方式又以固溶强化方式提高钢的屈服强度;碳的强化作用最显著。此外,加入这些合金元素,一般都细化奥氏体晶粒,增加晶界的强化作用。影响钢的韧性因素比较复杂,Ni改善钢的韧性;Mn易使奥氏体晶粒粗化,对回火脆性敏感;降低P、S含量,提高钢的纯净度,对改善钢的韧性有重要作用(见金属的强化)。


分类

1、根据热处理工艺的不同大体分为:

1)调质结构钢:许多重要零件如轴类、连杆、重要螺栓等,多是在承受很大的交变应力和冲击负荷等多种复合应力下工作,因此要求有较高的强度和韧性的综合机械性能。为了达到上述要求,钢件必须经过淬火及高温回火处理(即调质处理),淬火处理得马氏体组织,然后高温回火得到索氏体组织。调质钢的含碳量在0.3-0.5之间,碳量低不易淬硬,回火后得不到所需强度;碳量高则韧性低,在使用中发生脆性断裂。

2)表面硬化钢:制成的零件通过某种热片处理可以得到坚硬耐磨的表面层和柔韧适当的心部。如齿轮为了传递扭矩,必须有足够强度,在换挡过程中又承受冲击负荷,又要求有韧性,在啮合过程中,齿轮又承受强烈的磨损而就有耐磨性因此,齿轮应具有整体强度高和“表硬内韧”的性能。

 

2、按热处理工艺,主要有:

1)受用低碳钢渗碳淬火:含碳量一般在0.10-0.25之间,以保证零件心部有良好的韧性。作渗碳用的合结钢加入<2‘铬、<4.5镍、2锰、0.001-0.004硼,可以提高钢的淬透性,改善零件心部组织和性能外,还能提高渗碳层的强度和塑性;有时还加入微量的钛、钒等元素,起细化晶粒,防止渗碳时发生过热的影响。

2)采用渗氮处理:合结钢中含有铝的钢如38CrMoAL属渗氮钢。铝可和氮化合形成氮化铝,增加表面硬度和耐磨。

3)采用碳钢高频感应加热表层淬火:合金结构钢按治金质量分为优质钢和高级优质钢(钢号后加“A”);用途分为压力加工(热压力加工或冷压力加工)和切削加工用钢;按供应状态分为不热处理、正火退火或高温回火。 

中国合金结构钢的牌号表示方法

①钢号开头的两位数字表示钢的碳含量,以平均碳含量的万分之几表示,其合金元素平均含量小于1.50%时,钢中仅标明元素,一般不标出含量,如40cr。例:平均含量为1.50%~2.49%,2.50%~3.49%……,相应写成2、3……等。如碳含量为0.10%~0.17~//oo,铬含量为0.60%~0.90%,镍含量为2.75%~3.25%的钢,用12CrNi3表示。


②钢中的钒V、钛Ti、铝AL、硼B、稀土RE等合金元素,均属微合金元素,虽然含量很低,仍应在钢号中标出。例如20MnVB钢中。钒为0.07-0.12%,硼为0.001-0.005%。  


③高级优质钢应在钢号最后加“A”,如12CrNi3A,特级优质钢加后缀“E”,如12CrNi3E,以区别于一般优质钢。


④专门用途的合金结构钢,钢号冠以(或后缀)代表该钢种用途的符号。例如冷镦和冷顶锻用钢(俗称“铆螺钢”)在牌号头部加前缀“ML,,(“铆”、“螺’’两字汉语拼音字母的第一个字母组合)。保证淬透性用钢在牌号尾部加后缀“H”(“淬透性”的英文字“Hardenability”的第一个字母,与国际上常用的符号一致)。焊接用钢在牌号头部加前缀ttH,,(“焊,,字汉语拼音字母的第一个字母)。非调质钢和易切削非调质钢在牌号头部加前缀“F’’或“YF”(“非”字或“易非”字汉语拼音字母的第一个字母或组合)。

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二、齿轮钢、轴承钢15CrMo、20CrMo、35CrMo、42CrMo、22CrMoH、20-30CrMnTi、20CrNiMo、8620、GCr15、SUJ2、G20CrNiMo、G20CrNi2Mo、25CrNiMoV、25Cr2MoV、17CrNiMo6、34CrNiMo6、30CrNiMo8、GCr15

三、模具钢:20CrH、Cr12、Cr12MoV、SKD11、DC53、Cr12Mo1V1、P20、718(H)、H13、4Cr5MoSiV1、NAK80、S136(H)、SKD61、DAC、SLD、2738、2311、2316、2083、8407、M2、SKS、O1(油钢)、A2、A3、S45C

四、缚度合金结构钢、合结钢20Cr、40Cr、30CrMo、20CrMnMo-30CrMnMo-40CrMnMo、38CrMoAL 、27SiMn

五、低合金结构钢、易切削钢、碳素钢16Mn、Q345B、Q345D、Q235、20-30Mn、40Mn、50Mn、20-45Mn2、15CrMn、20CrMn、16MnCr5(德国)、20MnCr5、Y15、Y15Pb、1215、1018、12L14、

六、弹簧圆钢、冷拉光圆、盘圆65Mn、60Si2Mn、50CrV、60Si2CrV、SUP7、SUP10(日本)

七、不锈圆钢1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13、304、321、630、9Cr18Mo、9Cr18MoV、4Cr9Si2

八、高速工具钢W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2、碳工钢:T8-T10 合工钢:CrWMn 9CrSi 3Cr2W8V

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