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在钢中加入合金元素后,钢的基本组元铁和碳与加入的合金元素会发生交互作用。钢的合金化目的是希望利用合金元素与铁、碳的相互作用和对铁碳相图及对钢的热处理的影响来改善钢的组织和性能。合金元素与铁、碳的相互作用,合金元素加入钢中后,主要以三种形式存在钢中。即:与铁形成固溶体;与碳形成碳化物;在高合金钢中还可能形成金属间化合物。
合金元素对相图的影响:1.对奥氏体和铁素体存在范围的影响:扩大或缩小γ相区的元素均同样扩大或缩小Fe-Fe3C相图中的γ相区,且同样Ni或Mn的含量较多时,可使钢在室温下得到单相奥氏体组织(如奥氏体不锈钢和高锰钢等),而Cr、Ti、Si等超过一定含量时,可使钢在室温获得单相铁素体组织(如高铬铁素体不锈钢等)。2.对Fe-Fe3C相图临界点(S和E点)的影响:扩大γ相区的元素使Fe-Fe3C相图中的共析转变温度下降,缩小γ相区的元素则使其上升,并都使共析反应在一个温度范围内进行。几乎所有的合金元素都使共析点(S)和共晶点(E)的碳含量降低,即S点和E点左移,强碳化物形成元素的作用尤为强烈。
钛板主要用于制作飞机发动机压气机部件,其次为火箭、导弹和高速飞机的结构件。60年代中期,钛及其合金已在一般工业中应用,用于制作电解工业的电极,发电站的冷凝器,石油精炼和海水淡化的加热器以及环境污染控制装置等。钛及其合金已成为一种耐蚀结构材料。此外还用于生产贮氢材料和形状记忆合金等。中国于1956年开始钛和钛板研究;60年代中期开始钛材的工业化生产并研制成TB2合金。
50Mn2V属于合金结构钢板经热处理后应具有良好的基体强度、耐磨性能和焊接性能,易校平,用做锯片基体、轻质模具、弹簧等。表面质量良好;板形好、尺寸精度高;淬透性良好。50Mn2V的主体生产工艺流程是转炉冶炼—连铸—轧制。相对而言50Mn2V的碳含量还是较高,这需要在冶炼—连铸防止时裂纹断裂产生,在轧制时要工艺合理在变形抗力符合范围内轧制。研究发现,50Mn2V的塑性区域为830-980℃,可依据此制定合理的二次冷却及连铸制度,防止裂纹产生;另一方面,50Mn2V属中碳钢,强度高,铸坯内应力大,导热性能较差,连铸坯冷却过程中应采用缓冷,避免温度波动过大,导致断裂产生。同时轧制试验表明,想比于典型的高变形抗力板带热轧钢DB785、3Cr2Mo,在1060-780℃范围内,3Cr2Mo钢的变形力,其次为DB785,50Mn2V小。可以认定50Mn2V的变形抗力小于或相当于DB785钢。凡能生产3Cr2Mo和DB785钢的冶金企业现有设备能力完全可以用来生产金刚石锯片基体材料50Mn2V。
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