钢材的临界点
热处理基础知识
一、热处理1、正火：将钢材或钢件加热到临界点AC3或ACM以上的适当温度保持一定时间后在空气中冷却，得到珠光体类组织的热处理工艺。
2、退火：将亚共析钢工件加热至AC3以上20—40度，保温一段时间后，随炉缓慢冷却(或埋在砂中或石灰中冷却)至500度以下在空气中冷却的热处理工艺。
3、固溶热处理：将合金加热至高温单相区恒温保持，使过剩相充分溶解到固溶体中，然后快速冷却，以得到过饱和固溶体的热处理工艺。
4、时效：合金经固溶热处理或冷塑性形变后，在室温放置或稍高于室温保持时，其性能随时间而变化的现象。
5、固溶处理：使合金中各种相充分溶解，强化固溶体并提高韧性及抗蚀性能，消除应力与软化，以便继续加工成型。
6、时效处理：在强化相析出的温度加热并保温，使强化相沉淀析出，得以硬化，提高强度。
7、淬火：将钢奥氏体化后以适当的冷却速度冷却，使工件在横截面内全部或一定的范围内发生马氏体等不稳定组织结构转变的热处理工艺。
8、回火：将经过淬火的工件加热到临界点AC1以下的适当温度保持一定时间，随后用符合要求的方法冷却，以获得所需要的组织和性能的热处理工艺。
9、钢的碳氮共渗：碳氮共渗是向钢的表层同时渗入碳和氮的过程。
习惯上碳氮共渗又称为氰化，以中温气体碳氮共渗和低温气体碳氮共渗(即气体软氮化)应用较为广泛。
中温气体碳氮共渗的主要目的是提高钢的硬度，耐磨性和疲劳强度。
低温气体碳氮共渗以渗氮为主，其主要目的是提高钢的耐磨性和抗咬合性。
10、调质处理(quenching and tempering)：一般习惯将淬火加高温回火相结合的热处理称为调质处理。
调质处理广泛应用于各种重要的结构零件，特别是那些在交变负荷下工作的连杆、螺栓、齿轮及轴类等。
调质处理后得到回火索氏体组织，它的机械性能均比相同硬度的正火索氏体组织更优。
它的硬度取决于高温回火温度并与钢的回火稳定性和工件截面尺寸有关，一般在HB200—350之间。
11、钎焊：用钎料将两种工件加热融化粘合在一起的热处理工艺。
20#钢材
20号钢材的化学成分% 温度临界点力学性能在T=20摄氏度的情况下C——(0.17～0.24)%Si——(0.17～0.37)%Mn——(0.35～0.65)%P——≤0.040%S——≤0.040%屈服点σ^s——不小于250MPa抗拉强度σ^b——不小于420MPa伸长率δ————不小于25％断面收缩率ψ————不小于55％冲击韧度a^K——无硬度HBS——热轧钢15620号钢化学成分质量分数%|C: 0.17～0.23化学成分质量分数%|Si: 0.17～0.37化学成分质量分数%|Mn: 0.35～0.65化学成分质量分数%|Cr≤: 0.25化学成分质量分数%|Ni≤: 0.30化学成分质量分数%|Cu≤: 0.25推荐热处理/℃|正火: 910推荐热处理/℃|淬火:推荐热处理/℃|回火:力学性能|σb/MPa≥: 410力学性能|σs/MPa≥: 245力学性能|δ5(%)≥: 25力学性能|ψ(%)≥: 55力学性能|AKU/J≥:应用元素分析仪分析钢材进行材质分析时，会涉及到两个概念“铸造熔炼分析”和“原材料成品分析”。
铸造熔炼分析是指在炉前铸造时，钢液在浇注过程中采取样锭，然后进一步制成试样并对其进行的化学分析。
分析结果表示同一炉或同一罐钢液的平均化学成分。
GB/T699—1999《优质碳素结构钢》中规定的钢的化学成分就是针对熔炼分析而言的。
成品分析是指在经过加工的成品钢材（包括钢坯）上采取试样，然后对其进行的化学分析。
由于钢液在结晶过程中会产生元素的不均匀分布（或偏析），成品分析的值有时与熔炼分析的值不同。
既于以上原因，就出现了成品化学成分允许偏差。
具体地说，由于钢中元素偏析，成品分析的值有可能超出标准规定的成分范围。
对超出的范围规定一个允许的数值，就是成品化学成分允许偏差。
1、应用元素分析仪分析检测原材料、成品检测分析的取样方法和规则国家标准GB/T222—1984〈钢的化学分析用试样取样法及成品化学成分允许偏差〉中对应用元素分析仪对钢材成品分析的取样规则和方法的具体规定如下：（1）试样的代表性：用于钢的化学成分成品分析的试样必须在钢液或钢材具有代表性的部位采取。
金属元素对钢材性能影响
18种金属元素对钢性能的影响1、Al（1）Al当钢中其含量小于3～5%时，是一有益的元素。
其作用是：高的抗氧化性和电阻。
①作为强烈脱氧剂加进的Al，可生成高度细碎的、超显微的氧化物，分散于钢体积中。
因而可阻止钢加热时的晶粒长大（含Al＜10%，在加热＜1200℃才有细化作用，否则其作用甚小）和改善钢的淬透性。
所以这些氧化物成为结晶的中心，而在钢冷却时又对A体分解起促进作用。
作为合金元素，有助于钢的氮化，因而可提高钢的热稳定性。
所以AlN 本身在加热时具有高稳定性，①与②都有利于减弱钢的过热倾向。
③可改善钢的抗氧化性，考虑②和③，④能提高钢的电阻，与Cr共同用于制造高电阻铬铝合金：如Cr13Al4、1Cr17Al5、1Cr25Al5。
Al使电阻增高的程度比Cr还高的多。
在Cr钢中加Al，会粗晶易脆，所以其量一般不超过5%，个别才有8～9%。
⑤对硅钢而言，Al可减少α铁心损失，降低磁感强度，与氧结合可减弱磁时效现象，但Al的氧化物会使磁性变坏。
Al（＞0.5%）也会使硅钢变脆。
（2）Al的不良影响①促进钢的石墨化，减少合金相中的碳溶浓度，所以硬度、强度降低。
②加速脱碳当Al含量增加至3～5%时，8～9%将会大大地促进钢锭的柱状结晶过程。
因此而大大增加钢的机械热加工的困难，也使钢极易脱碳。
（其热加工之所以困难是因为该合金钢锭具有粗晶结构，且其晶体的解理极弱，所以导热性低，加热时容易出现大的温度差而锻裂，甚至钢锭的去皮加工都会使其晶界氧化而破坏。
此外，它在800℃以上的高温长时间停置也极易变脆。
一般合金钢中含Al量：合金结构钢：Al=0.4～1.1% (38CrAlA、38CrMoAlA、38CrWVAlA等) 耐热不起皮钢：Al=1.1～4.5% (Cr13SiAl、Cr24Al2Si、Cr17Al4Si等) 电热合金：Al=3.5～6.5% (Cr13Al4、1Cr17Al5、Cr8Al5、0Cr17Al5等)甚至Al=8% Cr7Al7：考虑电热合金受荷不大，虽有脆性，仍可使用。
各类钢材淬火温度参数冷却方式淬火硬度及临界点对照表
980
240
CrWMn
820-840
750
940
210
Cr12
960-980
800
1200
70-210
1000℃以下用于 冷冲模
Cr12
1000-1040
＞45
Cr12MoV
960-1030
油
＞60
810
1200
185
冷冲模用
Cr12MoV
1050-1130
油、160℃硝盐
＞45
810
1200
水-油
＞50
724
780
340
50
820-830
水-油
＞50
725
760
340
60
810-830
水-油
＞55
727
766
30Mn
860-880
水
＞40
734
812
340
45Mn
810-840
水-油
＞50
726
790
40Mn2
820-840
油
＞50
713
766
340
箱炉840-860℃
50Mn2
810-830
1050-1150
＞50
6W6Mo5Cr4V
1180-1200
820
65Cr4W3Mo2VNb
1120-1170
＞52
3Cr2W8V
1050-1120
＞45
850
1100
340-370
540-570回火HRC46-49
8Cr3
840-860
＞60
q460力学参数
q460力学参数1. 引言q460是一种高强度低合金结构钢，具有优异的力学性能。
本文将介绍q460的力学参数，包括屈服强度、抗拉强度、延伸率等，并探讨其对结构设计和工程应用的影响。
2. 屈服强度屈服强度是材料承受应力后开始产生塑性变形的临界点。
对于q460钢，其屈服强度通常在460MPa左右。
这意味着当q460钢受到超过460MPa的应力时，就会开始产生可见的塑性变形。
屈服强度是设计工程中常用的参数，它反映了材料的抗变形能力。
高屈服强度的材料可以承受更大的应力，从而可以设计出更轻量化、更经济高效的结构。
3. 抗拉强度抗拉强度是材料在拉伸过程中最大的抵抗应力。
对于q460钢，其抗拉强度通常在550-580MPa之间。
抗拉强度是材料的一个重要指标，它反映了材料的强度和抗拉性能。
抗拉强度的高低直接影响着结构的安全性和可靠性。
在结构设计中，需要根据工程要求和使用环境选择合适的抗拉强度。
高抗拉强度的材料可以提高结构的承载能力，但也会增加材料的成本。
4. 延伸率延伸率是材料在断裂前能够承受的塑性变形程度。
对于q460钢，其延伸率通常在15-20%之间。
延伸率是衡量材料韧性和可塑性的重要指标，它反映了材料在受力过程中的变形能力。
高延伸率的材料能够在受力过程中更好地吸收能量，具有更好的抗震性能和抗冲击性能。
在结构设计中，需要根据结构的使用要求和安全性要求选择合适的延伸率。
5. 影响因素q460钢的力学参数受到多种因素的影响，下面将介绍其中几个重要的因素。
5.1 成分钢材的成分是影响力学参数的重要因素之一。
q460钢是一种低合金钢，其中主要的合金元素有碳、硅、锰、磷和硫等。
合理的合金配比可以提高钢材的强度和韧性，从而改善其力学参数。
5.2 热处理热处理是指通过加热和冷却等工艺对钢材进行处理，改变其组织和性能。
适当的热处理可以提高q460钢的强度和硬度，同时保持一定的韧性。
5.3 加工工艺加工工艺也会对q460钢的力学参数产生影响。
钢的淬火知识
将钢加热到临界点Ac3（亚共析钢）或Ac1（过共析钢）以上某一温度，保温一段时间，使之全部或部分奥氏体化，然后以大于临界淬火速度的速度冷却，使过冷奥氏体转变为马氏体或下贝氏体组织的热处理工艺称为淬火。
淬火的目的是使过冷奥氏体进行马氏体或贝氏体转变，得到马氏体或下贝氏体组织，然后配合以不同温度的回火，以大幅提高钢的强度、硬度、耐磨性、疲劳强度以及韧性等，从而满足各种机械零件和工具的不同使用要求。
也可以通过淬火满足某些特种钢材的铁磁性、耐蚀性等特殊的物理、化学性能。
钢件在有物态变化的淬火介质中冷却时，其冷却过出一般分为以下三个阶段： 蒸汽膜阶段、沸腾阶段、对流阶段。
淬硬性和淬透性是表征钢材接受淬火能力大小的两项性能指标，它们也是选材、用材的重要依据。
1.淬硬性与淬透性的概念淬硬性是钢在理想条件下进行淬火硬化所能达到的最高硬度的能力。
决定钢淬硬性高低的主要因索是钢的含碳量，更确切地说是淬火加热时固溶在奥氏体中的含碳量，含碳量越离，钢的淬硬性也就越高。
而钢中合金元素对淬硬性的影响不大，但对钢的淬透性却有重大影响。
淬透性是指在規定条件下，决定钢材淬硬深度和硬度分布的特性。
即钢淬火时得到淬硬层深度大小的能力，它是钢材固有的一种属性。
淬透性实际上反映了钢在淬火时，奥氏体转变为马氏体的容易程度。
它主要和钢的过冷奥氏体的稳定性有关，或者说与钢的临界淬火冷却速度有关。
还应指出：必须把钢的淬透性和钢件在具体淬火条件下的有效淬硬深度区分开来。
钢的淬透性是钢材本身所固有的属性，它只取决于其本身的内部因素，而与外部因素无关；而钢的有效淬硬深度除取决于钢材的淬透性外，还与所采用的冷却介质、工件尺寸等外部因索有关，例如在同样奥氏体化的条件下，同一种钢的淬透性是相同的，但是水淬比油淬的有效淬硬深度大，小件比大件的有效淬硬深度大，这决不能说水淬比油淬的淬透性髙。
也不能说小件比大件的淬透性高。
可见评价钢的淬透性，必须排除工件形状、尺寸大小、冷却介质等外部因素的影响。
钢材的屈服强度、抗拉强度、延伸率、冲击功的关系
钢材的屈服强度、抗拉强度、延伸率、冲击功的关系什么是的屈服强度和抗拉强度。
所以，抗拉极限载荷与实验材料的截⾯积之⽐，就是抗拉强度。
抗拉强度是材料单位⾯积上所能承受外⼒作⽤的极限。
超过这个极限，材料将被解离性破坏。
弹性材料在受到恒定持续增⼤的外⼒作⽤下，直到断裂。
究竟发⽣了怎样的变化呢？⾸先，材料在外⼒作⽤下，发⽣弹性形变，遵循胡克定律。
什么叫弹性形变呢？就是外⼒消除，材料会恢复原来的尺⼨和形状。
当外⼒继续增⼤，到⼀定的数值之后，材料会进⼊塑性形变期。
材料⼀旦进⼊塑性形变，当外⼒，材料的原尺⼨和形状不可恢复！⽽这个造成两种形变的的临界点的强度，就是材料的屈服强度！对应施加的拉⼒⽽⾔，这个临界点的拉⼒值，叫屈服点。
从晶体⾓度来说，只有拉⼒超过屈服点，材料的晶体结合才开始被破坏！材料的破坏，是从屈服点就已经开始，⽽不是从断裂的时候开始的！但我要说的是不管哪个强度，只拿⼀个来说事，都不能说明这种材料安全与否或者结实与否！咱们这⾥就说钢材吧，别的不说了。
关于屈服强度和抗拉强度还有⼀个参数，可能知道的⼈不多，它究竟起什么左右，可能知道的⼈更少。
这个参数就是屈强⽐！屈强⽐就是屈服强度和抗拉强度的⽐值。
范围是0~1之间。
屈强⽐是衡量钢材脆性的指标之⼀。
屈强⽐越⼤，表明钢材屈服强度和抗拉强度的差值越⼩，钢材的塑性越差，脆性就越⼤！为什么这样说呢，这⾥要引进⼀个新的指标——延伸率。
通俗⼀点说就是钢材被拉断后，和原来⽐，伸长了多少。
这是检验钢材塑性好坏的⼀个重要指标。
这个数值越⼤，表明钢材的延展性越好。
上⾯我说了，当钢材拉伸超过屈服点之后，这个时候的钢材已经不可能恢复原来的尺⼨，⼀直到断裂，钢材都在不断的被拉长。
屈强⽐越⼤，屈服强度和抗拉强度的差值越⼩，那么在的加荷速率不变的情况下，钢材被拉长的时间就越短，那么延伸率就越低。
有点罗嗦了！下⾯进⼊正题！根据能量守恒定律，能量只能转换或者传递。
当钢材被拉伸的时候，归根结底是能量的转换吸收。
结构钢热处理工艺守则
XXX 有限公司企业标准Q/XXX004—2006 代替Q/XXX351—20041范围本标准规定了常用结构钢常规热处理的材料规格、设备与工具、准备工作、工艺规范、设备要求、操作方法与注意事项、常见缺陷及补救措施、安全注意事项等。
本标准适用于45、40Cr 、40CrMn 、65Mn 、GCr15>20CrMnTi 等结构钢的各种常规热处理（包括正火、退火、淬火、回火处理）操作。
不包括化学热处理、感应加热及火焰加热热处理等热处理方法。
2材料规格 1.1 化学成分常用结构钢的化学成分见表U表1常用结构钢的化学成分2. 2钢的临界点常用结构钢的临界点见表2。
表2常用结构钢的临界点单位：℃3设备与工具 3.1加热设备 3.1.1 45kW 台车式中温箱式炉，附温度自动控制记录仪表。
3.1.2 20kW 高温箱式炉，附温度自动控制记录仪表。
3.1.3 12kW 高温箱式炉，附温度自动控制仪表。
3.1.410kW 高温箱式炉，附温度自动控制仪表。
结构钢热处理工艺守则2006-08-08发布2006-08-28实施3.1.5 75kW埋入式电极盐浴炉，附温度自动控制记录仪表。
3.1.6 24kW井式回火炉，附温度自动控制记录仪表。
3.1.7 外热式硝盐炉，附温度自动控制仪表。
3.2冷却设备3. 2.1淬火水槽，2500rmιX1500πmX1500m∏o3. 2.2淬火油槽，10OOrrniX10OOrrmX10OOmmo3. 2.3外热式硝盐炉，附温度自动控制仪表。
3. 3清理设备3. 3.1碱水槽，1000mm×700mm×1000mmo3. 3.2热水槽，1400mm×10OOrnm×1000mm o3. 3.3清水槽，10OOmrn×700mm×10OOrnm o3. 3.4卧式离心研磨机。
3. 4辅助设备行车等。
3.5工具各种钳子、钩子、铁箱、吊具、淬火夹具等。
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钢材的临界点
临界温度钢加热和（或）冷却时，发生相转变的温度。
对合金钢而言，重要的有：
（1）Ac1 钢加热时，开始形成奥氏体的温度。
（2）Ac3 亚共析钢加热时，所有铁素体都转变为奥氏体的温度。
（3）Ac4 低碳亚共析钢加热时，奥氏体开始转变为δ相的温度。
（4）Arl 钢高温奥氏体化后冷却时，奥氏体分解为铁素体和珠光体的温度。
（5）Ar3 亚共析钢高温奥氏体化后冷却时，铁素体开始析出的温度。
（6）Ar4 钢在高温形成的δ相在冷却时，开始转变为奥氏体的温度。
（7）A1也写做Ae1，是在平衡状态下，奥氏体、铁素体、渗碳体或碳化物共存的温度，也就是一般所说的下临界点。
（8）A3 也写做Ae3，是亚共析钢在平衡状态下，奥氏体和铁素体共存的最高温度，也就是说亚共析钢的上临界点。
（9）A4 也写做Ae4，是在平衡状态下，δ相和奥氏体共存的最低温度。
（10）Mb 马氏体爆发形成温度，以Mb表示（Mb≤ MS）。
当奥氏体过冷至MS 点以下时，瞬间爆发式形成大量马氏体，并伴有响声，同时释放相变潜热，使温度回升。
（11）Md 马氏体机械强化稳定化临界温度。
（12）MＦ马氏体相变强化临界温度。
（13）Mf 有的文献以Mf表示奥氏体转变为马氏体的终了温度。
（14）MG 奥氏体发生热稳定化的一个临界温度。
（15）MS 钢奥氏体化后冷却时，其中奥氏体开始转变为马氏体的温度，符号中的“S”是“始”字汉语拼音第一个字母，俄文书籍中的MH和英文书籍中的MS。
（19）MＺ奥氏体转变为马氏体的终了温度，符号中的“Z”是“终”字的汉语拼音第一个字母，也就是俄文书籍中的MＫ和英文书籍中的Mf。
注：AC1、AC3、AC4随加热速度而定，加热越快，其越高；Ar1、Ar3、Ar4和Arcm则随冷却速度的加快而降低，当冷却速度超过一定值（临界冷却速度）时，它们将完全消失。