牢固、堅硬和強韌——含鎳合金鋼的多種屬性-2

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鎳鋼

含鎳量較高（一般大于3％）的鐵素體鋼在0℃～-196℃溫度范圍內廣泛使用。這類應用包括液化烴氣儲罐以及在寒冷地區使用的結構和機械。這些鋼材利用鎳成分的作用降低沖擊轉變溫度來提高低溫韌性。

在碳鋼和大多數低合金鋼中，溫度降到24℃（75℉）以下時，強度和硬度會增加，而拉伸延性和韌性會下降。鎳可以提高低溫韌性，如圖1夏比沖擊結果所示。

9％鎳鋼于1952年首次應用于液氧容器，從那時起主要用于制作液化天然氣罐的內殼。選擇它而不選擇奧氏體不銹鋼是因為它在最低-196℃的極低溫下同時具備高強度和可靠的斷裂韌性。



▲鎳對正火型和回火型半英寸低碳鋼板沖擊韌性的影響

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馬氏體時效鋼



▲馬氏體時效鋼是一種高性能材料，高級高爾夫球桿的正面或整個頭部采用了此材料。

馬氏體時效鋼屬于低碳鐵鎳合金，含鎳量約為18％，還能與鈷、鉬、鈦及其他元素鑄成合金。這些合金經過淬火形成馬氏體，然后在480-500℃溫度下進行沉淀硬化熱處理，以便促進Ni3Mo和Ni3Ti等金屬間化合物的沉淀。這些鋼材具有很高的斷裂韌性，而其抗沖擊疲勞強度表明它們能夠有效地應對反復沖擊載荷，例如機電零件中的這類載荷。較低的熱處理溫度使其變形遠小于可淬硬低合金鋼的淬火變形，因此非常適合長薄零件。

馬氏體時效鋼的理想特性總結如下：

· 室溫下具有超高強度

· 經過簡單的熱處理就能保證極小變形

· 與類似強度水平的淬火鋼和回火鋼相比具有優良的斷裂韌性

· 可焊性上佳，容易制作

雖然這些合金鋼中鎳的使用量不如不銹鋼生產那么顯著，但它們應用非常廣泛，因此是工業上重要的促成因素。

為了幫助工程師和規范制定者確定適合某種應用的最佳材料，國際鎳協會提供了免費的技術建議。

術語表

奧氏體是指727℃以上溫度下存在的鋼材原子結構，也是一種非磁性鐵碳固溶體。

滲碳體是分子式為Fe3C的鐵碳化合物。隨著鋼材含碳量的增加，滲碳體和珠光體的數量隨之增加，而且強度也會增加。提高含碳量是提高機械強度和硬度最簡單的方式，但隨著強度的增加，韌性會隨之降低。

注：減小粒徑（變得更細）也可以提高機械強度但韌性不會隨之降低。

夏比沖擊是一項標準化試驗，衡量一塊標準尺寸的金屬片斷裂時吸收的能量。

鐵氧體是指727℃以下溫度下存在的鋼材原子結構。鐵氧體的碳溶解度低于奧氏體，因此鋼材經冷卻后溫度低于727℃時，過量的碳將以滲碳體的形式被固定，并與鐵氧體層疊形成珠光體。因此，室溫下的鋼材微觀結構由鐵氧體內的珠光體島組成。

可淬硬性是指鋼材經過快速冷卻（淬火）后能在特定深度達到特定硬度的能力。

馬氏體是以較高速度對奧氏體進行淬火形成的鋼材磁性結構，其中由于速度太快，碳原子沒有時間以足夠大的數量擴散到晶體結構之外以形成滲碳體。經過淬火后，奧氏體轉變成一種碳過飽和的強應變結構，從而提高機械強度和硬度。

珠光體是由鐵氧體層和滲碳體層交替組成的一種層狀結構。

沉淀硬化是一種熱處理技術，可以促進使金屬晶體結構變硬的金屬化合物（金屬間化合物）分散的細粒沉淀，從而提高可鍛金屬的機械強度或硬度。

韌性是指材料吸收能量并發生塑性變形，從而在受壓時抵抗斷裂的能力。(全球金屬網 OMETAL.COM) 【點擊此處】或掃描下面二維碼即可用微信接收各種行情報價啦！