钢强化方法(强化钢的常见方法)

1.强化钢的常见方法有哪些

强化钢的常见方法主要是热处理工艺：

整体热处理（退火、正火、淬火和回火）、表面热处理和化学热处理

金属热处理工艺大体可分为整体热处理、表面热处理和化学热处理三大类。根据加热介质、加热温度和冷却方法的不同，每一大类又可区分为若干不同的热处理工艺。同一种金属采用不同的热处理工艺，可获得不同的组织，从而具有不同的性能。钢铁是工业上应用最广的金属，而且钢铁显微组织也最为复杂，因此钢铁热处理工艺种类繁多。

整体热处理是对工件整体加热，然后以适当的速度冷却，以改变其整体力学性能的金属热处理工艺。钢铁整体热处理大致有退火、正火、淬火和回火四种基本工艺。

退火是将工件加热到适当温度，根据材料和工件尺寸采用不同的保温时间，然后进行缓慢冷却，目的是使金属内部组织达到或接近平衡状态，或者是使前道工序产生的内部应力得以释放，获得良好的工艺性能和使用性能，或者为进一步淬火作组织准备。正火或称常化是将工件加热到适宜的温度后在空气中冷却，正火的效果同退火相似，只是得到的组织更细，常用于改善材料的切削性能，也有时用于对一些要求不高的零件作为最终热处理。

淬火是将工件加热保温后，在水、油或其他无机盐溶液、有机水溶液等淬冷介质中快速冷却。淬火后钢件变硬，但同时变脆。为了降低钢件的脆性，将淬火后的钢件在高于室温而低于650℃的某一适当温度进行较长时间的保温，再进行冷却，这种工艺称为回火。退火、正火、淬火、回火是整体热处理中的“四把火”，其中的淬火与回火关系密切，常常配合使用，缺一不可。

“四把火”随着加热温度和冷却方式的不同，又演变出不同的热处理工艺 。为了获得一定的强度和韧性，把淬火和高温回火结合起来的工艺，称为调质。某些合金淬火形成过饱和固溶体后，将其置于室温或稍高的适当温度下保持较长时间，以提高合金的硬度、强度或电性磁性等。这样的热处理工艺称为时效处理。

把压力加工形变与热处理有效而紧密地结合起来进行，使工件获得很好的强度、韧性配合的方法称为形变热处理；在负压气氛或真空中进行的热处理称为真空热处理，它不仅能使工件不氧化，不脱碳，保持处理后工件表面光洁，提高工件的性能，还可以通入渗剂进行化学热处理。

表面热处理是只加热工件表层，以改变其表层力学性能的金属热处理工艺。为了只加热工件表层而不使过多的热量传入工件内部，使用的热源须具有高的能量密度，即在单位面积的工件上给予较大的热能，使工件表层或局部能短时或瞬时达到高温。表面热处理的主要方法有火焰淬火和感应加热热处理，常用的热源有氧乙炔或氧丙烷等火焰、感应电流、激光和电子束等。

化学热处理是通过改变工件表层化学成分、组织和性能的金属热处理工艺。化学热处理与表面热处理不同之处是后者改变了工件表层的化学成分。化学热处理是将工件放在含碳、氮或其他合金元素的介质（气体、液体、固体）中加热，保温较长时间，从而使工件表层渗入碳、氮、硼和铬等元素。渗入元素后，有时还要进行其他热处理工艺如淬火及回火。化学热处理的主要方法有渗碳、渗氮、渗金属。

退火、正火、淬火、回火、表面热处理和化学热处理 就是具体的强化方法呀！！机理也说了哈！

2.工程结构钢的主要强化方法有哪些

钢材的结构和性能，具体如下：

1、按品质分类

(1) 普通钢（P≤0.045%,S≤0.050%）

(2) 优质钢（P、S均≤0.035%）

(3) 高级优质钢（P≤0.035%,S≤0.030%）

2.、按化学成份分类

(1) 碳素钢：a.低碳钢（C≤0.25%）;b.中碳钢（C≤0.25~0.60%）;c.高碳钢（C≥0.60%）。

(2) 合金钢：a.低合金钢（合金元素总含量≤5%）;b.中合金钢（合金元素总含量>5~10%）;c.高合金钢（合金元素总含量>10%）。

3、按成形方法分类：（1） 锻钢；（2） 铸钢；（3） 热轧钢；（4） 冷拉钢。

4、按金相组织分类

(1) 退火状态的：a.亚共析钢（铁素体+珠光体）；b.共析钢（珠光体）；c.过共析钢（珠光体+渗碳体）；d.莱氏体钢（珠光体+渗碳体）。

(2) 正火状态的：a.珠光体钢；b.贝氏体钢；c.马氏体钢；d.奥氏体钢。

(3) 无相变或部分发生相变的

5、按用途分类

(1) 建筑及工程用钢：a.普通碳素结构钢；b.低合金结构钢；c.钢筋钢。

(2) 结构钢

a.机械制造用钢：（a）调质结构钢；（b）表面硬化结构钢：包括渗碳钢、渗氨钢、表面淬火用钢；（c）易切结构钢；（d）冷塑性成形用钢：包括冷冲压用钢、冷镦用钢。

b.弹簧钢

c.轴承钢

(3) 工具钢：a.碳素工具钢；b.合金工具钢；c.高速工具钢。

(4) 特殊性能钢：a.不锈耐酸钢；b.耐热钢：包括抗氧化钢、热强钢、气阀钢；c.电热合金钢；d.耐磨钢；e.低温用钢；f.电工用钢。

(5) 专业用钢——如桥梁用钢、船舶用钢、锅炉用钢、压力容器用钢、农机用钢等。

6、综合分类

(1)普通钢

a.碳素结构钢：（a） Q195;(b) Q215(A、B);(c) Q235(A、B、C);(d) Q255(A、B);(e) Q275。

b.低合金结构钢

c.特定用途的普通结构钢

(2)优质钢（包括高级优质钢）

a.结构钢：（a）优质碳素结构钢；（b）合金结构钢；（c）弹簧钢；（d）易切钢；（e）轴承钢；（f）特定用途优质结构钢。

b.工具钢：（a）碳素工具钢；（b）合金工具钢；（c）高速工具钢。

c.特殊性能钢：（a）不锈耐酸钢；（b）耐热钢；（c）电热合金钢；（d）电工用钢；（e）高锰耐磨钢。

7、按冶炼方法分类

(1) 按炉种分

a.平炉钢：（a）酸性平炉钢；（b）碱性平炉钢。

b.转炉钢：（a）酸性转炉钢；（b）碱性转炉钢。或 （a）底吹转炉钢；（b）侧吹转炉钢；（c）顶吹转炉钢。

c. 电炉钢：（a）电弧炉钢；（b）电渣炉钢；（c）感应炉钢；（d）真空自耗炉钢；（e）电子束炉钢。

(2)按脱氧程度和浇注制度分

a.沸腾钢（F）;b.半镇静钢（b）;c.镇静钢（Z）;d.特殊镇静钢（TZ）。 结构钢：（a）优质碳素结构钢；（b）合金结构钢；（c）弹簧钢；（d）易切钢；（e）轴承钢；（f）特定用途优质结构钢。

3.合金元素对钢的强化形式有哪些

素的作用跟它在钢中的存在形态/式（——形态和形式还不是一回事吧）密切相关，是形成了化合物还是进入固溶体当中，作用不一样，所以谈作用肯定要说明其存在形式。

不同的钢，经过不同的热处理，使得合金元素的存在形式发生变化，这时候元素的作用也发生变化了。这些东西在金属材料的相关书籍中都有介绍，要想把合金元素用的很活，还是很难的，泛泛的说某种元素有某种作用恐怕不尽对，环境变了它的作用也变了，甚至产生坏的影响。

【 强化方式】 Al 缩小γ相区，形成γ相圈；在α铁及γ铁中的最大溶解度分别为36%及0.6%，不形成碳化物，但与氮及氧亲和力极强 主要用来脱氧和细化晶粒。在渗碳钢中促使形成坚硬耐蚀的渗碳层。

含量高时，赋予钢高温抗氧化及耐氧化性介质、H2S气体的腐蚀作用。固溶强化作用大。

在耐热合金中，与镍形成γ′相（Ni3Al），从而提高其热强性。有促使石墨化倾向，对淬透性影响不显著 As 缩小γ相区，形成γ相圈，作用与磷相似，在钢中偏析严重 含量不超过0.2%时，对钢的一般力学性能影响不大，但增加回火脆性敏感性 B 缩小γ相区，但因形成Fe2B，不形成γ相圈。

在α铁及γ铁中的最大溶解度分别为0.008%及0.02% 微量硼在晶界上阻抑铁素体晶核的形成，从而延长奥氏体的孕育期，提高钢的淬透性。但随钢中碳含量的增加，此种作用逐渐减弱以至完全消失 C 扩大γ相区，但因渗碳体的形成，不能无限固溶。

在α铁及γ铁中的最大溶解度分别为0.02%及2.1% 随含量的增加，提高钢的硬度和强度，但降低其塑性和韧性 Co 无限固溶于γ铁，在α铁中的溶解度为76%。非碳化物形成元素 有固溶强化作用，赋予钢红硬性，改善钢的高温性能和抗氧化及耐蚀的能力，为超硬高速钢及高温合金的重要合金化元素。

提高钢的MS点，降低钢的淬透性 Cr 缩小γ相区，形成γ相圈，在α铁中无限固溶，在γ铁中的最大溶解度为12.5%，中等碳化物形成元素，随铬含量的增加，可形成（Fe,Cr）3C,(Cr ,Fe)7C3,(Cr ,Fe)23C6等碳化物 增加钢的淬透性并有二次硬化作用，提高高碳钢的耐磨性。含量超过12%时，使钢有良好的高温抗氧化性和耐氧化性介质腐蚀的作用，并增加钢的热强性。

为不锈耐酸钢及耐热钢的主要合金化元素。含量高时，易发生σ和475℃脆性 Cu 扩大γ相区，但不无限固溶；在α铁及γ铁中的最大溶解度分别约2%或8.5%。

在724℃及700℃时，在α铁中的溶解度剧降至0.68%及0.52% 当含量超过0.75%时，经固溶处理和时效后可产生时效强化作用。含量低时，其作用与镍相似，但较弱。

含量较高时，对热变形加工不利，如超过0.30%，在氧化气氛中加热，由于选择性氧化作用，在表面将形成一富铜层，在高温熔化并侵蚀钢表面层的晶粒边界，在热变形加工时导致高温铜脆现象。如钢中同时含有超过铜含量1/3的镍，则可避免此种铜脆的发生，如用于铸钢件则无上述弊病。

在低碳低合金钢中，特别与磷同时存在时，可提高钢的抗大气腐蚀性能。Cu2%~3%在奥氏体不锈钢中可提高其对硫酸、磷酸及盐酸等的抗腐蚀性及对应力腐蚀的稳定性 H 扩大γ相区，在奥氏体中的溶解度远大于在铁素体中的溶解度；而在铁素体中的溶解度也随温度的下降而剧减 氢易使钢产生白点等不允许有的缺陷，也是导致焊缝热影响区中发生冷裂的重要因素。

因此，应采取一切可能的措施降低钢中的氢含量 Mn 扩大γ相区，形成无限固溶体。对铁素体及奥氏体均有较强的固溶强化作用。

为弱碳化物形成元素，进入渗碳体替代部分铁原子，形成合金渗碳体 与硫形成熔点较高的MnS，可防止因FeS而导致的热脆现象。降低钢的下临界点，增加奥氏体冷却时的过冷度，细化珠光体组织以改善其机械性能，为低合金钢的重要合金化元素之一，并为无镍及少镍奥氏体钢的主要奥氏体化元素。

提高钢的淬透性的作用强，但有增加晶粒粗化和回火脆性的不利倾向 Mo 缩小γ相区，形成γ相圈，在α铁及γ铁中的最大溶解度分别约4%及37.5%。强碳化物形成元素 阻抑奥氏体到珠光体转变的能力最强，从而提高钢的淬透性，并为贝氏体高强度钢的重要合金化元素之一。

含量约0.5%时，能降低或抑止其他合金元素导致的回火脆性。在较高回火温度下，形成弥漫分布的特殊碳化物，有二次硬化作用。

提高钢的热强性和蠕变强度，含Mo2%~3%能增加耐蚀钢抗有机酸及还原性介质腐蚀的能力 N 扩大γ相区，但由于形成氮化铁而不能无限固溶；在α铁及γ铁中的最大溶解度分别约0.1%及2.8%。不形成碳化物，氮与钢中其他合金元素形成氮化物，如TiN,VN,AlN等 有固溶强化和提高淬透性的作用，但均不太显著。

由于氮化物在晶界上析出，提高晶界高温强度，从而增加钢的蠕变强度。在奥氏体钢中，可以取代一部分镍。

与钢中其他元素化合，有沉淀硬化作用；对钢抗腐蚀性能的影响不显著，但钢表面渗氮后，不仅增加其硬度和耐磨性能，也显著改善其抗蚀性。在低碳钢中，残余氮会导致时效脆性 Nb 缩小γ相区，但由于拉氏相NbFe2的形成而不形成γ相圈；在α铁及γ铁中的最大溶解度分别约为1.8%及2.0%。

强碳化物及氮化物形成元素 部分元素进入固溶体，固溶强化作用很强。固溶于奥氏体时，显著提高。