鋼強化方法(強化鋼的常見方法)

1.強化鋼的常見方法有哪些

強化鋼的常見方法主要是熱處理工藝：

整體熱處理（退火、正火、淬火和回火）、表面熱處理和化學熱處理

金屬熱處理工藝大體可分為整體熱處理、表面熱處理和化學熱處理三大類。根據(jù)加熱介質(zhì)、加熱溫度和冷卻方法的不同，每一大類又可區(qū)分為若干不同的熱處理工藝。同一種金屬采用不同的熱處理工藝，可獲得不同的組織，從而具有不同的性能。鋼鐵是工業(yè)上應用最廣的金屬，而且鋼鐵顯微組織也最為復雜，因此鋼鐵熱處理工藝種類繁多。

整體熱處理是對工件整體加熱，然后以適當?shù)乃俣壤鋮s，以改變其整體力學性能的金屬熱處理工藝。鋼鐵整體熱處理大致有退火、正火、淬火和回火四種基本工藝。

退火是將工件加熱到適當溫度，根據(jù)材料和工件尺寸采用不同的保溫時間，然后進行緩慢冷卻，目的是使金屬內(nèi)部組織達到或接近平衡狀態(tài)，或者是使前道工序產(chǎn)生的內(nèi)部應力得以釋放，獲得良好的工藝性能和使用性能，或者為進一步淬火作組織準備。正火或稱?；菍⒐ぜ訜岬竭m宜的溫度后在空氣中冷卻，正火的效果同退火相似，只是得到的組織更細，常用于改善材料的切削性能，也有時用于對一些要求不高的零件作為最終熱處理。

淬火是將工件加熱保溫后，在水、油或其他無機鹽溶液、有機水溶液等淬冷介質(zhì)中快速冷卻。淬火后鋼件變硬，但同時變脆。為了降低鋼件的脆性，將淬火后的鋼件在高于室溫而低于650℃的某一適當溫度進行較長時間的保溫，再進行冷卻，這種工藝稱為回火。退火、正火、淬火、回火是整體熱處理中的“四把火”，其中的淬火與回火關(guān)系密切，常常配合使用，缺一不可。

“四把火”隨著加熱溫度和冷卻方式的不同，又演變出不同的熱處理工藝 。為了獲得一定的強度和韌性，把淬火和高溫回火結(jié)合起來的工藝，稱為調(diào)質(zhì)。某些合金淬火形成過飽和固溶體后，將其置于室溫或稍高的適當溫度下保持較長時間，以提高合金的硬度、強度或電性磁性等。這樣的熱處理工藝稱為時效處理。

把壓力加工形變與熱處理有效而緊密地結(jié)合起來進行，使工件獲得很好的強度、韌性配合的方法稱為形變熱處理；在負壓氣氛或真空中進行的熱處理稱為真空熱處理，它不僅能使工件不氧化，不脫碳，保持處理后工件表面光潔，提高工件的性能，還可以通入滲劑進行化學熱處理。

表面熱處理是只加熱工件表層，以改變其表層力學性能的金屬熱處理工藝。為了只加熱工件表層而不使過多的熱量傳入工件內(nèi)部，使用的熱源須具有高的能量密度，即在單位面積的工件上給予較大的熱能，使工件表層或局部能短時或瞬時達到高溫。表面熱處理的主要方法有火焰淬火和感應加熱熱處理，常用的熱源有氧乙炔或氧丙烷等火焰、感應電流、激光和電子束等。

化學熱處理是通過改變工件表層化學成分、組織和性能的金屬熱處理工藝?；瘜W熱處理與表面熱處理不同之處是后者改變了工件表層的化學成分?；瘜W熱處理是將工件放在含碳、氮或其他合金元素的介質(zhì)（氣體、液體、固體）中加熱，保溫較長時間，從而使工件表層滲入碳、氮、硼和鉻等元素。滲入元素后，有時還要進行其他熱處理工藝如淬火及回火?；瘜W熱處理的主要方法有滲碳、滲氮、滲金屬。

退火、正火、淬火、回火、表面熱處理和化學熱處理 就是具體的強化方法呀??！機理也說了哈！

2.工程結(jié)構(gòu)鋼的主要強化方法有哪些

鋼材的結(jié)構(gòu)和性能，具體如下：

1、按品質(zhì)分類

(1) 普通鋼（P≤0.045%,S≤0.050%）

(2) 優(yōu)質(zhì)鋼（P、S均≤0.035%）

(3) 高級優(yōu)質(zhì)鋼（P≤0.035%,S≤0.030%）

2.、按化學成份分類

(1) 碳素鋼：a.低碳鋼（C≤0.25%）;b.中碳鋼（C≤0.25~0.60%）;c.高碳鋼（C≥0.60%）。

(2) 合金鋼：a.低合金鋼（合金元素總含量≤5%）;b.中合金鋼（合金元素總含量>5~10%）;c.高合金鋼（合金元素總含量>10%）。

3、按成形方法分類：（1） 鍛鋼；（2） 鑄鋼；（3） 熱軋鋼；（4） 冷拉鋼。

4、按金相組織分類

(1) 退火狀態(tài)的：a.亞共析鋼（鐵素體+珠光體）；b.共析鋼（珠光體）；c.過共析鋼（珠光體+滲碳體）；d.萊氏體鋼（珠光體+滲碳體）。

(2) 正火狀態(tài)的：a.珠光體鋼；b.貝氏體鋼；c.馬氏體鋼；d.奧氏體鋼。

(3) 無相變或部分發(fā)生相變的

5、按用途分類

(1) 建筑及工程用鋼：a.普通碳素結(jié)構(gòu)鋼；b.低合金結(jié)構(gòu)鋼；c.鋼筋鋼。

(2) 結(jié)構(gòu)鋼

a.機械制造用鋼：（a）調(diào)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼；（b）表面硬化結(jié)構(gòu)鋼：包括滲碳鋼、滲氨鋼、表面淬火用鋼；（c）易切結(jié)構(gòu)鋼；（d）冷塑性成形用鋼：包括冷沖壓用鋼、冷鐓用鋼。

b.彈簧鋼

c.軸承鋼

(3) 工具鋼：a.碳素工具鋼；b.合金工具鋼；c.高速工具鋼。

(4) 特殊性能鋼：a.不銹耐酸鋼；b.耐熱鋼：包括抗氧化鋼、熱強鋼、氣閥鋼；c.電熱合金鋼；d.耐磨鋼；e.低溫用鋼；f.電工用鋼。

(5) 專業(yè)用鋼——如橋梁用鋼、船舶用鋼、鍋爐用鋼、壓力容器用鋼、農(nóng)機用鋼等。

6、綜合分類

(1)普通鋼

a.碳素結(jié)構(gòu)鋼：（a） Q195;(b) Q215(A、B);(c) Q235(A、B、C);(d) Q255(A、B);(e) Q275。

b.低合金結(jié)構(gòu)鋼

c.特定用途的普通結(jié)構(gòu)鋼

(2)優(yōu)質(zhì)鋼（包括高級優(yōu)質(zhì)鋼）

a.結(jié)構(gòu)鋼：（a）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼；（b）合金結(jié)構(gòu)鋼；（c）彈簧鋼；（d）易切鋼；（e）軸承鋼；（f）特定用途優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼。

b.工具鋼：（a）碳素工具鋼；（b）合金工具鋼；（c）高速工具鋼。

c.特殊性能鋼：（a）不銹耐酸鋼；（b）耐熱鋼；（c）電熱合金鋼；（d）電工用鋼；（e）高錳耐磨鋼。

7、按冶煉方法分類

(1) 按爐種分

a.平爐鋼：（a）酸性平爐鋼；（b）堿性平爐鋼。

b.轉(zhuǎn)爐鋼：（a）酸性轉(zhuǎn)爐鋼；（b）堿性轉(zhuǎn)爐鋼?；?（a）底吹轉(zhuǎn)爐鋼；（b）側(cè)吹轉(zhuǎn)爐鋼；（c）頂吹轉(zhuǎn)爐鋼。

c. 電爐鋼：（a）電弧爐鋼；（b）電渣爐鋼；（c）感應爐鋼；（d）真空自耗爐鋼；（e）電子束爐鋼。

(2)按脫氧程度和澆注制度分

a.沸騰鋼（F）;b.半鎮(zhèn)靜鋼（b）;c.鎮(zhèn)靜鋼（Z）;d.特殊鎮(zhèn)靜鋼（TZ）。 結(jié)構(gòu)鋼：（a）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼；（b）合金結(jié)構(gòu)鋼；（c）彈簧鋼；（d）易切鋼；（e）軸承鋼；（f）特定用途優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼。

3.合金元素對鋼的強化形式有哪些

素的作用跟它在鋼中的存在形態(tài)/式（——形態(tài)和形式還不是一回事吧）密切相關(guān)，是形成了化合物還是進入固溶體當中，作用不一樣，所以談作用肯定要說明其存在形式。

不同的鋼，經(jīng)過不同的熱處理，使得合金元素的存在形式發(fā)生變化，這時候元素的作用也發(fā)生變化了。這些東西在金屬材料的相關(guān)書籍中都有介紹，要想把合金元素用的很活，還是很難的，泛泛的說某種元素有某種作用恐怕不盡對，環(huán)境變了它的作用也變了，甚至產(chǎn)生壞的影響。

【 強化方式】 Al 縮小γ相區(qū)，形成γ相圈；在α鐵及γ鐵中的最大溶解度分別為36%及0.6%，不形成碳化物，但與氮及氧親和力極強 主要用來脫氧和細化晶粒。在滲碳鋼中促使形成堅硬耐蝕的滲碳層。

含量高時，賦予鋼高溫抗氧化及耐氧化性介質(zhì)、H2S氣體的腐蝕作用。固溶強化作用大。

在耐熱合金中，與鎳形成γ′相（Ni3Al），從而提高其熱強性。有促使石墨化傾向，對淬透性影響不顯著 As 縮小γ相區(qū)，形成γ相圈，作用與磷相似，在鋼中偏析嚴重 含量不超過0.2%時，對鋼的一般力學性能影響不大，但增加回火脆性敏感性 B 縮小γ相區(qū)，但因形成Fe2B，不形成γ相圈。

在α鐵及γ鐵中的最大溶解度分別為0.008%及0.02% 微量硼在晶界上阻抑鐵素體晶核的形成，從而延長奧氏體的孕育期，提高鋼的淬透性。但隨鋼中碳含量的增加，此種作用逐漸減弱以至完全消失 C 擴大γ相區(qū)，但因滲碳體的形成，不能無限固溶。

在α鐵及γ鐵中的最大溶解度分別為0.02%及2.1% 隨含量的增加，提高鋼的硬度和強度，但降低其塑性和韌性 Co 無限固溶于γ鐵，在α鐵中的溶解度為76%。非碳化物形成元素 有固溶強化作用，賦予鋼紅硬性，改善鋼的高溫性能和抗氧化及耐蝕的能力，為超硬高速鋼及高溫合金的重要合金化元素。

提高鋼的MS點，降低鋼的淬透性 Cr 縮小γ相區(qū)，形成γ相圈，在α鐵中無限固溶，在γ鐵中的最大溶解度為12.5%，中等碳化物形成元素，隨鉻含量的增加，可形成（Fe,Cr）3C,(Cr ,Fe)7C3,(Cr ,Fe)23C6等碳化物 增加鋼的淬透性并有二次硬化作用，提高高碳鋼的耐磨性。含量超過12%時，使鋼有良好的高溫抗氧化性和耐氧化性介質(zhì)腐蝕的作用，并增加鋼的熱強性。

為不銹耐酸鋼及耐熱鋼的主要合金化元素。含量高時，易發(fā)生σ和475℃脆性 Cu 擴大γ相區(qū)，但不無限固溶；在α鐵及γ鐵中的最大溶解度分別約2%或8.5%。

在724℃及700℃時，在α鐵中的溶解度劇降至0.68%及0.52% 當含量超過0.75%時，經(jīng)固溶處理和時效后可產(chǎn)生時效強化作用。含量低時，其作用與鎳相似，但較弱。

含量較高時，對熱變形加工不利，如超過0.30%，在氧化氣氛中加熱，由于選擇性氧化作用，在表面將形成一富銅層，在高溫熔化并侵蝕鋼表面層的晶粒邊界，在熱變形加工時導致高溫銅脆現(xiàn)象。如鋼中同時含有超過銅含量1/3的鎳，則可避免此種銅脆的發(fā)生，如用于鑄鋼件則無上述弊病。

在低碳低合金鋼中，特別與磷同時存在時，可提高鋼的抗大氣腐蝕性能。Cu2%~3%在奧氏體不銹鋼中可提高其對硫酸、磷酸及鹽酸等的抗腐蝕性及對應力腐蝕的穩(wěn)定性 H 擴大γ相區(qū)，在奧氏體中的溶解度遠大于在鐵素體中的溶解度；而在鐵素體中的溶解度也隨溫度的下降而劇減 氫易使鋼產(chǎn)生白點等不允許有的缺陷，也是導致焊縫熱影響區(qū)中發(fā)生冷裂的重要因素。

因此，應采取一切可能的措施降低鋼中的氫含量 Mn 擴大γ相區(qū)，形成無限固溶體。對鐵素體及奧氏體均有較強的固溶強化作用。

為弱碳化物形成元素，進入滲碳體替代部分鐵原子，形成合金滲碳體 與硫形成熔點較高的MnS，可防止因FeS而導致的熱脆現(xiàn)象。降低鋼的下臨界點，增加奧氏體冷卻時的過冷度，細化珠光體組織以改善其機械性能，為低合金鋼的重要合金化元素之一，并為無鎳及少鎳奧氏體鋼的主要奧氏體化元素。

提高鋼的淬透性的作用強，但有增加晶粒粗化和回火脆性的不利傾向 Mo 縮小γ相區(qū)，形成γ相圈，在α鐵及γ鐵中的最大溶解度分別約4%及37.5%。強碳化物形成元素 阻抑奧氏體到珠光體轉(zhuǎn)變的能力最強，從而提高鋼的淬透性，并為貝氏體高強度鋼的重要合金化元素之一。

含量約0.5%時，能降低或抑止其他合金元素導致的回火脆性。在較高回火溫度下，形成彌漫分布的特殊碳化物，有二次硬化作用。

提高鋼的熱強性和蠕變強度，含Mo2%~3%能增加耐蝕鋼抗有機酸及還原性介質(zhì)腐蝕的能力 N 擴大γ相區(qū)，但由于形成氮化鐵而不能無限固溶；在α鐵及γ鐵中的最大溶解度分別約0.1%及2.8%。不形成碳化物，氮與鋼中其他合金元素形成氮化物，如TiN,VN,AlN等 有固溶強化和提高淬透性的作用，但均不太顯著。

由于氮化物在晶界上析出，提高晶界高溫強度，從而增加鋼的蠕變強度。在奧氏體鋼中，可以取代一部分鎳。

與鋼中其他元素化合，有沉淀硬化作用；對鋼抗腐蝕性能的影響不顯著，但鋼表面滲氮后，不僅增加其硬度和耐磨性能，也顯著改善其抗蝕性。在低碳鋼中，殘余氮會導致時效脆性 Nb 縮小γ相區(qū)，但由于拉氏相NbFe2的形成而不形成γ相圈；在α鐵及γ鐵中的最大溶解度分別約為1.8%及2.0%。

強碳化物及氮化物形成元素 部分元素進入固溶體，固溶強化作用很強。固溶于奧氏體時，顯著提高。