铬钢用途，铬含量对钢材的影响

摘要制备铬含量（质量分数）分别为0.01%、0.10%、0.13%、0.16%的：高碳钢65Mn热轧钢带，利用金相显微镜检测不同铬含量。对试样进行检测并对不同铬含量的试样力学性能进行测试表明，铬元素可以细化65Mn钢中珠光体片层间距，削弱网状铁素体；当从0.01%开始增加时，当铬含量小于0.13%时， 65Mn钢的晶粒度级别从8.0增加到8.8，抗拉强度从822MPa增加到999MPa，断后伸长率从29%增加到22%，降低。铬含量的增加对材料的组织和力学性能有显着影响，铬元素通过细化晶粒和析出第二相Cr3C共同影响高碳钢65Mn的综合力学性能。

关键词： 铬含量，高碳钢65Mn，热轧钢带，显微组织，力学性能，晶粒细化，第二相

CLC 分类号：TG142.1 文档代码：A 产品编号：1001G4012(2018)10G0736G05

铬作为钢的重要合金元素，能提高钢的淬透性，形成合金渗碳体，可提高钢的强度、韧性、抗回火性和耐磨性。碳钢中添加铬，铬的适量含量有很大差异。可以澄清铁素体的形貌和分布，细化晶粒[1]。研究铬含量对钢的组织和性能的影响及其机理，有助于铬的合理利用和节能。社会资源。日本国内外的学者正在进行研究。铬含量对高碳钢组织和性能的影响，但各个研究课题都有自己的侧重点。张等人[2]研究表明，提高高碳工具钢和模具钢的铬含量有助于细化。 HOSSAIN等人[3]研究认为，随着高碳钢中铬含量的增加，残余奥氏体的形貌发生变化，稳定性提高；参考文献[3]4G5]虽然铬对特定钢的力学性能和显微组织的影响对钢进行了研究，认为热处理形成的显微组织决定了零件的性能，文献[6G7]的影响也在研究中。铬含量对65Mn热轧钢带组织和性能影响的专题研究65Mn钢作为高碳钢的重要品种，除作为主要钢种外，还具有优异的强度、韧性、高硬度、耐磨性和弹性元素材料，还广泛用于磨削刀具、机械耐磨零件等[8-10]。为了研究高碳钢65Mn热轧钢带的组织和性能，探讨铬对钢的影响，研究珠光体相变的性能和机理，为65Mn钢的生产提供指导和支持，我们尝试确定最佳铬含量。用于科学研究和技术。

1 试验材料及试验方法

1.1 试验材料

选取铬含量（质量分数，下同）分别为0.01%、0.10%、0.13%、0.16%四种高碳65Mn热轧钢带作为试验材料。规格为2.5mm，除铬含量外，其他制造控制工艺相同，具体化学成分见表1。

1.2 测试方法

65Mn钢水在180t上下两级吹炼转炉中精炼，然后连铸，将230mm厚1280mm宽的钢坯轧制成2.5mm厚1250mm宽的钢坯。使用宽度为1780mm的热轧设备，对热轧带钢的生产样品（横向）进行取样和测试。

用WAW-1000万能试验机进行拉伸试验，测试抗拉强度、屈服强度、断后伸长率；用HBG3000布氏硬度计测试试样的布氏硬度；4%（将抛光后的金相试样进行蚀刻，对其金相组织进行测试）采用DMI5000M金相显微镜观察晶粒尺寸。

2 实验结果与讨论

2.1 铬含量对显微组织的影响

图1比较了不同铬含量的试样的组织，可以看出，所有试样都具有珠光体+铁素体组织，但随着铬含量的增加，热轧试样的组织有变小的趋势。特别是当铬含量增加到0.16%时，组织中出现粒状贝氏体。这表明铬可以促进珠光体转变并细化珠光体片的间距。另外，由图1可知，随着铬含量的增加，组织中以0.01%的含量存在粗大的网状铁素体，且分布范围较宽，但随着铬含量的增加，网状铁素体变弱，当含量达到0.16%时，网状铁素体基本消失。钢中铬元素溶入奥氏体后，过冷奥氏体的稳定性增加，淬火临界冷却速度降低，C曲线右移，产生珠光光泽。体积变换面积减小。由于变态时间变得相对较短并且铁素体的生长受到抑制，所以网状铁素体基本上消失。

2.2 铬含量对晶粒尺寸的影响

图2是不同铬含量样品的晶粒形貌对比，图3是相应晶粒尺寸等级的对比，可以看出，随着铬含量的增加，样品的晶粒尺寸逐渐减小。晶粒尺寸由铬含量0.01%的8.0级逐渐提高到铬含量0.16%的8.8级，晶粒变得更加均匀。它与碳相对不同。亲和力强的碳化物形成元素，显着减慢碳在奥氏体中的扩散速度，减慢奥氏体的形成速度，并增加结晶后单位体积的颗粒总数，从而使颗粒变得更细。而且，随着材料单位体积颗粒数量的增加，每个颗粒变得越来越小，抑制了颗粒生长速率，从而减少了颗粒生长的不均匀性。

另外，由图3可知，当铬含量小于0.13%时，铬对热轧试样的晶粒有明显的细化作用。当铬含量从0.13%增加到0.16%时，晶粒细化作用逐渐减弱，其含量增加，因为随着铬含量的增加，碳化铬含量增加，可见对钢晶粒细化的影响趋于减小随着温度升高。随着铬和碳之间的结合强度开始下降，晶粒细化的效果开始减弱。

2.3 铬含量对力学性能的影响

图4和图5为不同铬含量样品的力学性能对比，随着铬含量从0.01%增加到0.16%，抗拉强度Rm从822MPa增加到999MPa；可以看出屈服点增加。强度ReL从460 MPa增加到633 MPa，布氏硬度从245HBW增加到285HBW，而断裂伸长率A则从29%下降到22%。随着它的增加，抗拉强度、屈服强度和硬度显着变化。铬每增加0.01%，对应的指标改善值为：15.3MPa、17.6MPa、3.8HBW。当铬含量超过0.13%时，抗拉强度、屈服强度、硬度下降，但断裂伸长率随着铬含量的增加而增加。

强化机理分析表明，铬和-Fe均具有体心立方晶格，其原子半径和电子结构与-Fe相似，因此可以形成无限固溶体，增加材料的强度。我可以。铬原子在室温下在铁中形成固溶体，形成单质后，形成置换固溶体，发生固溶强化，强度增加。另外，当铬在-Fe中形成固溶体时，引起晶格畸变，抑制位错的移动，引起滑移，增加变形抗力，提高抗拉强度。

2.4 讨论

在本研究中，随着铬含量的增加，材料的强度和硬度逐渐增加，但塑性下降。这可能是因为铬元素改变了材料内部珠光体的结构，且碳含量越接近越有可能。到共析点珠光体组织变小，该组织对材料性能影响很大，因此65Mn钢的力学性能与显微组织中珠光体的片层间距密切相关，而65Mn钢的力学性能与显微组织中珠光体的片层间距密切相关。珠光体看起来像这样：珠光体和过冷度表示如下：

其中：S0 是珠光体片层之间的间距(nm)，T 是过冷度(C)。

高碳钢中添加了合金元素铬。铬可以扩大奥氏体区，从而使钢的C曲线向右移动并减缓奥氏体到珠光体的转变，这是冷却速率保持不变时的转变。随着铬含量的增加，珠光体片层之间的间距变细，增加了相界面，增加了塑性变形的阻力，因为珠光体转变的起始温度降低，过冷转变模式增加，从而提高了强度和硬度。这与本文的研究结论是一致的，另一方面，高碳钢中添加铬引起材料的固溶强化和细晶强化，细晶强化的效果比室温固溶强化更显着之后细晶强化的效果增加了材料对塑性变形的抵抗力，这也导致材料的强度和硬度的增加。

高碳钢中添加铬可以细化晶粒。胡根祥等[12]认为晶粒细化提高了材料的塑性。但实验数据表明，当铬含量从0.01%增加到0.16%时，材料的断裂伸长率从29%下降到22%。这是因为高碳钢中形成第二相Cr3C，并且第二相Cr3C在基体边界呈连续网状分布。母材颗粒的滑动变形仅限于母材颗粒内部，硬而脆的第二相Cr3C基本上不能发生塑性变形，阻碍了母材的变形。由于应力集中而在晶界处产生裂纹，造成材料早期失效，因此添加铬通过细化晶粒提高材料的塑性，但同时由于生成第二相Cr3C而导致塑性下降。本文研究的65Mn热轧钢带中，随着铬含量的增加，塑性值降低，表明第二相Cr3C对高碳钢65Mn塑性的影响大于65Mn热轧钢带。轧制钢带。马苏。当铬含量从0.13%增加到0.16%时，断后伸长率下降，当钢中铬含量达到一定值时，第二相对高碳钢对细晶强化的影响表明，影响为小的。可塑性往往较弱。

3 结论

(1)铬元素能促进高碳钢65Mn的珠光体相变，细化珠光体片间距，削弱网状铁素体。

(2)随着高碳钢65Mn热轧钢带含铬量的增加，晶粒尺寸逐渐减小，从含铬量0.01%时的8.0级到含铬量0.16%时，晶粒尺寸等级逐渐增大。等级8.8，提高晶粒均匀度。当铬含量小于0.13%时，铬对热轧试样晶粒有显着的细化作用。

(3)随着高碳钢65Mn热轧钢带中铬含量从0.01%增加到0.16%，抗拉强度从822MPa增加到999MPa，断后伸长率从22%下降到22% 。当铬含量小于0.13%时强化效果明显。

(4)铬元素通过使珠光体薄板间距变细而改变材料性能，而第二相Cr3C则阻碍材料的塑性变形，两者的综合作用影响材料的整体力学性能。 65Mn对热轧钢板有负面影响。带钢中塑性的影响大于细晶粒强化的影响。

第：章

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文章来源——材料与检测网