模具鋼中的鉻合金主要特性（1）
模具鋼中的鉻合金主要特性（1）
眾所周知模具鋼是由多種合金元素組成，正是由于這些特殊的合金元素才能使得模具鋼的性能那么優(yōu)越，比如我們比較常見冷作模具鋼DC53就是使用了鉻合金元素，DC53里面鉻的含量達(dá)到8%左右，這使得材料有著超高的韌性及硬度，所以我們這次來介紹一下鉻合金的主要性能及元素的一下特質(zhì)。
由于碳素鋼的綜介力學(xué)性能低，淬透性差，回火穩(wěn)定性差，抗腐蝕性差，高溫強(qiáng)度低，熱硬性低、無特殊的電磁性能等缺點(diǎn)限制了它的應(yīng)用。介金鋼正是為了彌補(bǔ)碳素鋼的缺點(diǎn)而發(fā)展起來的，在碳素鋼的基礎(chǔ)上有目的的加入各種介金元素所冶煉成的鋼。
在合金鋼中，經(jīng)常加入的合金元素有:錳(Mn>0. 8%)、硅(8i>0. "%)、鉻}Cr)、鎳(Ni)、鎢(Wu)、鉬(Mo)、鈦(Ti)、釩(v)、鋁（AL）、銅(Cu)、硼(B)、鈮(NI)及稀土元素(Re)等。鉻是重要的介金化元素，幾乎所有介金鋼中都含有鉻元素，鉻以金屬鉻和鉻鐵形式加入鋼中。本文主要以它為研究對(duì)象，綜介分析其對(duì)鋼材組織、金相、Fe-Fe3C相圖的影響，從而揭示其改變介金鋼力學(xué)性能及熱處理工藝的原因與結(jié)果。
1 鉻元素簡介
分子式：Cr，分子量：51.996，電子排布：[Ar]3d54s1，銀白色金屬，純鉻有延展性，含雜質(zhì)的鉻硬而脆。密度為 7.20克/立方厘米，熔點(diǎn) 1857±20℃，沸點(diǎn) 2672℃，化合價(jià)+2、+3和+6。鉻元素物理性能皆與鐵相近。
2鉻元素在合金鋼中存在形態(tài)
2. 1鉻元素與鐵的相互作用
因純Cr與a -Fe同為體心立方晶格，且與a -Fe原子半徑和電子結(jié)構(gòu)均相近，所以它們?cè)谑覝叵履軌驘o限固溶;鉻能溶入鐵素體中，形成置換固溶體，又山于與a -Fe原子半徑和電子結(jié)構(gòu)的差異，必然引起鐵素體晶格的畸變，產(chǎn)生固溶強(qiáng)化，使鐵素體的強(qiáng)度、硬度提高，在鉻含量毛2. 0%，在顯著強(qiáng)化固溶鐵素體的同時(shí)，仍能提高塑、韌性;但鉻含量> 2. 0%，將降低固溶鐵素體的塑、韌性。
2. 2鉻元素與碳的相互作用
鉻元素小是石墨化元素，也小是與碳結(jié)介力很強(qiáng)的碳化物形成元素(如認(rèn)、釩等)，其與碳的結(jié)介能力中等。當(dāng)鉻含量少時(shí)，多形成鐵、鉻介金滲碳體(Fe , Cr ) 3C，當(dāng)鉻含量較高()5%)為中、高介金鋼時(shí)，多與碳形成具有復(fù)雜晶格的第一類碳化物如:Crz3C6 v Cr;C3等。此類碳化物與具有簡單晶格的T1C}UCv WzCv 1}OZC等第二類碳化物相比較，具有硬度、熔點(diǎn)相對(duì)較低，穩(wěn)定性較差，加熱時(shí)易溶解進(jìn)入奧氏體中。
3鉻元素對(duì)鋼的相變的影響
3. 1鉻元素對(duì)鐵碳相圖的影響
鉻將使Fe-Fe3C相圖中A1 <A3)點(diǎn)向上移動(dòng)，A4點(diǎn)向下移動(dòng)，S, E點(diǎn)向左上方移動(dòng)。共析點(diǎn)S的左移，使介金鋼中共析成分的含碳量下降，且當(dāng)鉻含量> 19%后，將封閉Y相區(qū)，介金鋼將小再隨溫度的改變而發(fā)生a一丫轉(zhuǎn)變，從而保持為鐵素體，常稱為鐵素體鋼。工業(yè)用高硅變壓器鋼，高鉻小銹鋼等都屬于鐵素體鋼。
3. 2鉻元素對(duì)合金鋼加熱轉(zhuǎn)變的影響
介金鋼加熱時(shí)的組織轉(zhuǎn)變過程與碳鋼基本相同，即包括奧氏體的形核與長大、碳化物的溶解、奧氏體的均勻化四個(gè)階段。鉻元素同大多數(shù)介金一樣，會(huì)減慢奧氏體化過程。介金碳化物也使介金鋼的臨界點(diǎn)升高。因此介金鋼與碳鋼相比，奧氏體溫度一般要高，保溫時(shí)間也要較長。
3. 3鉻元素對(duì)合金鋼冷卻轉(zhuǎn)變的影響
大多數(shù)介金元素(除Co外)均增大過冷奧氏體的穩(wěn)定性，使C曲線右移，臨界冷卻速度減小，提高鋼的淬透性，而Cr常常用來作為一種提高淬透性的最主要的元素。大多數(shù)介金元素(除Co, A1外)，都將使介金鋼的Ms,Mf點(diǎn)下降，從而使熱處理后的介金鋼中殘余奧氏體量增多、硬度和疲勞強(qiáng)度降低，鉻元素也如此。
3. 4鉻元素對(duì)合金鋼回火轉(zhuǎn)變的影響
淬火后形成的馬氏體，山于溶入進(jìn)了鉻等介金元素，使得Fe, C的擴(kuò)散速度減慢，在回火過程中，減緩了馬氏體的分解、殘余奧氏體的分解以及碳化物的析出聚集的速度，并在這一過程形成了更高的溫度，提高介金鋼的回火穩(wěn)定性。這一特性對(duì)許多介金鋼具有重要的意義，對(duì)于介金結(jié)構(gòu)鋼而言，使相同的回火溫度下的介金鋼的硬度高于碳素鋼;對(duì)于介金工具鋼而言，高的回火穩(wěn)定性使其表現(xiàn)出良好的熱硬性。
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