钢中的合金元素如Cr、Mn、Mo、Si、 Ni、五i等,就其分布和存在形式来看,有的元素能够溶于铁的晶格形成固溶体,有的形成合金渗碳体,有的可能形成单独的合金碳化物。无论以哪种形式存在,都能强化钢的基体,增大钢的塑性畸变抗力,显著地减小了畸变。同时,绝大多数合金元素都能增大钢的过冷奥氏体的稳定性,增大钢的淬透性,可以采用较缓慢的冷却速度(或淬火冷却介质)进行淬火。由于其阻碍淬火时过冷奥氏体向马氏体转变,降低钢材Ms点,从而使淬火钢组织中的残留奥氏体量增多,即相应减小了淬火时钢的比体积变化,减小了淬火时形成的组织应力。与此相反,由于碳钢的Ms点高于合金钢,在碳钢淬火冷却时,在较高的温度下开始马氏体转变(如45钢Ms点高于300C)。由于较高的温度下钢具有较好的塑性而易于出现畸变。1钢中合金元素对齿轮的畸变影响很大,钢中不同元素的配比直接决定了材料的淬透性能。钢的淬透性高低,直接影响产生的热处理应力大小及其类型。合金元素对淬透性的影响见表6-1。
注:1.带括号的元素(AI), 其作用还没有肯定,趋向于降低淬透性。西2和五思中头,叫不2.带*符号的元素,均为强碳化物形成元素,当以单独碳化物形式存在时,降低淬透性;如溶人固溶体中则作用相反,即提高淬透性。
合金元素的影响,实际上是通过材料淬透性、临界淬火速度和对Ms点的影响来起作用的。例如,Mn、Cr、Si、B、Al等元素含量增加,可以使临界淬火速度降低,淬透性增加,畸变趋向于膨胀,Ms点低时,畸变趋向于缩小。因此,合金元素对Ms点的影响最大。
钢材质量对齿轮热处理畸变有很大影响,其成分的波动直接影响淬透性的变化,这对普通碳钢的影响更为显著,如Si、Mn等元素在普通碳钢的波动可使淬透性变化达50% ~ 100%。