第四期材料专业课知识竞赛(第二季)颁奖及讨论整理帖
本帖最后由 Rainbow 于 2013-11-7 12:17 编辑20CrMnTi是渗碳钢,多用其制造汽车上的传动齿轮,是中淬透性渗碳钢,淬透性较高。在保证淬透情况下,具有较高的强度和韧性,特别是具有较高的低温冲击韧性。良好的加工性,加工变形微小,抗疲劳性能相当好。(1)简述影响C在固溶体中扩散的因素。(2)试画出20CrMnTi的热处理工艺路线,简述其中渗碳操作的目的。(3)20CrMnTi中合金元素Cr和Ti元素的作用有哪些。参考答案:(1) 1温度:温度越高,原子热激活能量越大,越易发生迁移,扩散系数越大。 2固溶体类型:不同类型的固溶体,原子的扩散机制不同,间隙扩散激活能比置换扩散激活能小得多,扩散速度也快得多。 3晶体结构:结构不同的固溶体对扩散元素的溶解限度不同,造成浓度梯度不同,会影响扩散速率。(如同一种元素在α-Fe中的扩散系数比在γ-Fe中的大,其原因是体心立方结构的致密度(0.68)比面心立方结构的致密度(0.74)小,原子较易迁移) 4晶体缺陷:晶界、表面和位错等缺陷对扩散起着快速通道的作用,这是由于晶体缺陷处点阵畸变较大。原子处于较高的能量状态,易于跳跃,故各种缺陷处的扩散激活能均比晶内扩散激活能小,加快了原子的扩散。 5应力的作用:应力越大,原子扩散的驱动力越大,原子扩散的速度越大。(2)热处理路线图: 渗碳的目的:使低碳钢的工件具有高碳的表面层,再经过淬火和低温回火,使工件的表面层具有高硬度和耐磨性,而工件的中心部分仍然保持着低碳钢的韧性和塑性。 正火的目的:细化晶粒,减少组织中的带状程度并调整好硬度,便于机械加工。经过正火后的钢材具有等轴状晶粒。(3)Cr:固溶强化,提高钢的淬透性和耐腐蚀性能,减少淬火时的过热倾向。形成碳化物能以细小质点均匀分布于钢基体组织中,既可提高钢的回火稳定性,又可提高钢的硬度,进而提高钢的耐磨性和接触疲劳强度。 Ti:一部分Ti固溶到基体中,可以固溶强化,增加淬透性。未固溶的Ti与碳、氮等形成细小弥散分布的碳、氮化物小颗粒能对奥氏体晶界起固定作用,能 阻碍奥氏体晶界的迁移, 亦即阻止了奥氏体晶粒长大,起到细化晶粒的作用。第四期优秀学员名单:853491622 Shell 搁搁__浅浅优秀学员展示:853491622(1)a:温度,C浓度,固溶体类型,晶体结构和缺陷,合金元素对C的亲和力。(2)a:870℃油淬,200℃回火。a:930℃渗碳后预冷到870℃直接淬火,预冷中渗碳层析出部分二次渗碳体,油淬后可减少渗碳层中残留奥氏体,提高耐磨性和接触疲劳强度,而心部有较高强度和韧性。(3)a:Cr提高淬透性,Ti组织奥氏体晶粒在高温渗碳时长大。另外碳化物形成元素将增大钢表面吸收碳原子的能力,增加渗碳层表面碳浓度,有利于增加渗碳层深度,但又可以阻碍碳在奥氏体中扩散,不利于渗碳层增厚,总体效果Cr有利于渗碳层增厚,Ti减小渗碳层厚度。Shell1.温度,固溶体类型,缺陷,应力2.950℃正火空冷,930℃渗碳,遇冷到860℃淬火油冷,200℃回火3.Cr;提高淬透性,提高耐腐蚀性Ti:细化奥氏体晶粒,形成碳化物弥散强化。搁搁__浅浅1 温度,晶体结构与类型晶体缺陷 化学成分3 第二相 杂质 强化晶界位错
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