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含碳量对工艺性能的影响有哪些?
点击次数:3632 发布时间:2017-11-06

含碳量对工艺性能的影响有哪些?

1. 切削加工性能

   金属材料的切削加工性问题,是一个十分复杂的问题,一般要从允许的切削速度、切
削力、表面粗糙度等几个方面进行评价,材料的化学成分、硬度、韧性、导热性以及金属
的组织结构和加工硬化程度等对其均有影响。
    钢的含碳量对切削加工性能有一定的影响。低碳钢中的铁素体较多,塑性韧性好,切
削加工时产生的切削热较大,容易粘刀,而且切屑不易折断,影响表面粗糙度,因此切削
加工性能不好。高碳钢中渗碳体多,硬度较高,严重磨损刀具,切削性能也差。中碳钢中
的铁素体与渗碳体的比例适当,硬度和塑性也比较适中,其切削加工性能较好。一般认为,
钢的硬度大致为240HB 时切削加工性能较好。
    钢的导热性对切削加工性能具有很大的影响。具有奥氏体组织的钢导热性低,切削热
很少为工件所吸收,而基本上集中在切削刃附近,因而使刃具的切削刃变热,降低了刀具
使用寿命。因此,尽管奥氏体钢的硬度不高,但切削加工性能不好。
    钢的晶粒尺寸的大小并不显著影响硬度。但粗晶粒钢的韧性较差,切屑易断,因而切
削性能较好。
    珠光体中的渗碳体组织同样影响切削加工性,亚共析钢的组织是铁素体+片状珠光体,
具有较好的切削加工性能,若过共析钢的组织为片状珠光体+二次渗碳体,则其加工性能很
差,若其组织是由粒状珠光体组成的,则可改善切削加工性能。

2. 可锻性
    金属的锻造性能是指金属在压力加工时,能改变形状而不产生裂纹的性能。钢的锻造
性能首先与含碳量有关。低碳钢的可锻性较好,随着含碳量的增加逐渐变差。
    奥氏体具有良好的塑性,易于塑性变形。钢加热到高温可获得单相奥氏体组织,具有
良好的锻造性能。因此钢材的始锻或终锻温度一般在固相线以下100℃~200℃范围内。终
锻温度不能过低,以免因温度过低而使塑性变差,产生裂纹。一般对亚共析钢终锻温度控
制在GS 线以上较近处,对过共析钢控制在SE 线以上较近处。
    白口铸铁无论在低温或高温,其组织都是以硬而脆的渗碳体为基体,其锻造性能很差。
不能通过锻造进行变形。

3. 铸造性
金属的铸造性包括金属的流动性、收缩性和偏析倾向等。

1) 流动性
    流动性是指液态金属充满铸型的能力。流动性受很多因素的影响,其中zui主要的是化
学成分和浇注温度的影响。
    在化学成分中,碳对流动性影响zui大,随着含碳量的增加,钢的结晶温度范围增大,流  动性应该变差。但是,随着含碳量的增加,液相线温度降低,因而,当浇注温度相同时,
含碳量高的钢,其液相线温度与钢液温度之差较大,即过热度较大,对钢液的流动性有利。
所以钢液的流动性随含碳量的提高而提高。浇注温度越高,流动性越好。当浇注温度一定
时,过热度越大,流动性越好。
    铸铁因其液相线温度比钢低,其流动性总是比钢好。亚共晶铸铁随含碳量的提高,结
晶温度范围缩小,流动性也随之提高。共晶铸铁结晶温度zui低,同时又是在恒温下凝固,
流动性zui好;过共晶铸铁随着含碳量的提高,流动性变差。

2) 收缩性
    铸铁从浇注温度至室温的冷却过程中,其体积和线尺寸减小的现象称为收缩性。收缩
是铸造合金本身的物理性质,使铸件产生缺陷,如缩孔、缩松、残余内应力、变形和裂纹。
金属从浇注温度冷却到室温要经历3个互相的收缩阶段。
① 液态收缩:从浇注温度到开始凝固(液相线温度)这一温度范围内的收缩为液态收缩。
② 凝固收缩:从凝固开始到凝固终止(固相线温度)这一温度范围内的收缩称凝固收缩。
③ 固态收缩:从凝固终了到冷却到室温这一温度范围内的收缩称为固态收缩。
    液态收缩和凝固收缩表现为合金体积的缩小,其收缩量用体积分数表示,称为体收缩。
它们是铸件产生缩孔、疏松缺陷的基本原因。合金的固态收缩虽然也是体积变化,但它只
引起铸件外部尺寸的变化,其收缩量通常用长度百分数表示,称为线收缩。它是铸件产生
内应力、变形和裂纹等缺陷的基本原因。
    影响碳钢收缩性的主要因素是化学成分和浇注温度等。对于化学成分一定的钢,浇注
温度越高,则液态收缩越大;当浇注温度一定时,随着含碳量的增加,钢液温度与液相线
温度之差增加,体积收缩增大。同样,含碳量增加,其凝固温度范围变宽,凝固收缩增大。

3) 枝晶偏析
    固相线和液相线的垂直距离越大,枝晶偏析越严重。铸铁的成分越靠近共晶点,偏析
越小;相反,越远离共晶点,则枝晶偏析越严重。

 

 

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