鋼強化方法(強化鋼的常見方法)
1.強化鋼的常見方法有哪些
強化鋼的常見方法主要是熱處理工藝：
整體熱處理（退火、正火、淬火和回火）、表面熱處理和化學熱處理
金屬熱處理工藝大體可分為整體熱處理、表面熱處理和化學熱處理三大類。根據(jù)加熱介質、加熱溫度和冷卻方法的不同，每一大類又可區(qū)分為若干不同的熱處理工藝。同一種金屬采用不同的熱處理工藝，可獲得不同的組織，從而具有不同的性能。鋼鐵是工業(yè)上應用最廣的金屬，而且鋼鐵顯微組織也最為復雜，因此鋼鐵熱處理工藝種類繁多。
整體熱處理是對工件整體加熱，然后以適當?shù)乃俣壤鋮s，以改變其整體力學性能的金屬熱處理工藝。鋼鐵整體熱處理大致有退火、正火、淬火和回火四種基本工藝。
退火是將工件加熱到適當溫度，根據(jù)材料和工件尺寸采用不同的保溫時間，然后進行緩慢冷卻，目的是使金屬內(nèi)部組織達到或接近平衡狀態(tài)，或者是使前道工序產(chǎn)生的內(nèi)部應力得以釋放，獲得良好的工藝性能和使用性能，或者為進一步淬火作組織準備。正火或稱常化是將工件加熱到適宜的溫度后在空氣中冷卻，正火的效果同退火相似，只是得到的組織更細，常用于改善材料的切削性能，也有時用于對一些要求不高的零件作為最終熱處理。
淬火是將工件加熱保溫后，在水、油或其他無機鹽溶液、有機水溶液等淬冷介質中快速冷卻。淬火后鋼件變硬，但同時變脆。為了降低鋼件的脆性，將淬火后的鋼件在高于室溫而低于650℃的某一適當溫度進行較長時間的保溫，再進行冷卻，這種工藝稱為回火。退火、正火、淬火、回火是整體熱處理中的“四把火”，其中的淬火與回火關系密切，常常配合使用，缺一不可。
“四把火”隨著加熱溫度和冷卻方式的不同，又演變出不同的熱處理工藝 。為了獲得一定的強度和韌性，把淬火和高溫回火結合起來的工藝，稱為調(diào)質。某些合金淬火形成過飽和固溶體后，將其置于室溫或稍高的適當溫度下保持較長時間，以提高合金的硬度、強度或電性磁性等。這樣的熱處理工藝稱為時效處理。
把壓力加工形變與熱處理有效而緊密地結合起來進行，使工件獲得很好的強度、韌性配合的方法稱為形變熱處理；在負壓氣氛或真空中進行的熱處理稱為真空熱處理，它不僅能使工件不氧化，不脫碳，保持處理后工件表面光潔，提高工件的性能，還可以通入滲劑進行化學熱處理。
表面熱處理是只加熱工件表層，以改變其表層力學性能的金屬熱處理工藝。為了只加熱工件表層而不使過多的熱量傳入工件內(nèi)部，使用的熱源須具有高的能量密度，即在單位面積的工件上給予較大的熱能，使工件表層或局部能短時或瞬時達到高溫。表面熱處理的主要方法有火焰淬火和感應加熱熱處理，常用的熱源有氧乙炔或氧丙烷等火焰、感應電流、激光和電子束等。
化學熱處理是通過改變工件表層化學成分、組織和性能的金屬熱處理工藝。化學熱處理與表面熱處理不同之處是后者改變了工件表層的化學成分。化學熱處理是將工件放在含碳、氮或其他合金元素的介質（氣體、液體、固體）中加熱，保溫較長時間，從而使工件表層滲入碳、氮、硼和鉻等元素。滲入元素后，有時還要進行其他熱處理工藝如淬火及回火。化學熱處理的主要方法有滲碳、滲氮、滲金屬。
退火、正火、淬火、回火、表面熱處理和化學熱處理 就是具體的強化方法呀！！機理也說了哈！
2.工程結構鋼的主要強化方法有哪些
鋼材的結構和性能，具體如下：
1、按品質分類
(1) 普通鋼（P≤0.045%,S≤0.050%）
(2) 優(yōu)質鋼（P、S均≤0.035%）
(3) 高級優(yōu)質鋼（P≤0.035%,S≤0.030%）
2.、按化學成份分類
(1) 碳素鋼：a.低碳鋼（C≤0.25%）;b.中碳鋼（C≤0.25~0.60%）;c.高碳鋼（C≥0.60%）。
(2) 合金鋼：a.低合金鋼（合金元素總含量≤5%）;b.中合金鋼（合金元素總含量>5~10%）;c.高合金鋼（合金元素總含量>10%）。
3、按成形方法分類：（1） 鍛鋼；（2） 鑄鋼；（3） 熱軋鋼；（4） 冷拉鋼。
4、按金相組織分類
(1) 退火狀態(tài)的：a.亞共析鋼（鐵素體+珠光體）；b.共析鋼（珠光體）；c.過共析鋼（珠光體+滲碳體）；d.萊氏體鋼（珠光體+滲碳體）。
(2) 正火狀態(tài)的：a.珠光體鋼；b.貝氏體鋼；c.馬氏體鋼；d.奧氏體鋼。
(3) 無相變或部分發(fā)生相變的
5、按用途分類
(1) 建筑及工程用鋼：a.普通碳素結構鋼；b.低合金結構鋼；c.鋼筋鋼。
(2) 結構鋼
a.機械制造用鋼：（a）調(diào)質結構鋼；（b）表面硬化結構鋼：包括滲碳鋼、滲氨鋼、表面淬火用鋼；（c）易切結構鋼；（d）冷塑性成形用鋼：包括冷沖壓用鋼、冷鐓用鋼。
b.彈簧鋼
c.軸承鋼
(3) 工具鋼：a.碳素工具鋼；b.合金工具鋼；c.高速工具鋼。
(4) 特殊性能鋼：a.不銹耐酸鋼；b.耐熱鋼：包括抗氧化鋼、熱強鋼、氣閥鋼；c.電熱合金鋼；d.耐磨鋼；e.低溫用鋼；f.電工用鋼。
(5) 專業(yè)用鋼——如橋梁用鋼、船舶用鋼、鍋爐用鋼、壓力容器用鋼、農(nóng)機用鋼等。
6、綜合分類
(1)普通鋼
a.碳素結構鋼：（a） Q195;(b) Q215(A、B);(c) Q235(A、B、C);(d) Q255(A、B);(e) Q275。
b.低合金結構鋼
c.特定用途的普通結構鋼
(2)優(yōu)質鋼（包括高級優(yōu)質鋼）
a.結構鋼：（a）優(yōu)質碳素結構鋼；（b）合金結構鋼；（c）彈簧鋼；（d）易切鋼；（e）軸承鋼；（f）特定用途優(yōu)質結構鋼。
b.工具鋼：（a）碳素工具鋼；（b）合金工具鋼；（c）高速工具鋼。
c.特殊性能鋼：（a）不銹耐酸鋼；（b）耐熱鋼；（c）電熱合金鋼；（d）電工用鋼；（e）高錳耐磨鋼。
7、按冶煉方法分類
(1) 按爐種分
a.平爐鋼：（a）酸性平爐鋼；（b）堿性平爐鋼。
b.轉爐鋼：（a）酸性轉爐鋼；（b）堿性轉爐鋼?；?（a）底吹轉爐鋼；（b）側吹轉爐鋼；（c）頂吹轉爐鋼。
c. 電爐鋼：（a）電弧爐鋼；（b）電渣爐鋼；（c）感應爐鋼；（d）真空自耗爐鋼；（e）電子束爐鋼。
(2)按脫氧程度和澆注制度分
a.沸騰鋼（F）;b.半鎮(zhèn)靜鋼（b）;c.鎮(zhèn)靜鋼（Z）;d.特殊鎮(zhèn)靜鋼（TZ）。 結構鋼：（a）優(yōu)質碳素結構鋼；（b）合金結構鋼；（c）彈簧鋼；（d）易切鋼；（e）軸承鋼；（f）特定用途優(yōu)質結構鋼。
3.合金元素對鋼的強化形式有哪些
素的作用跟它在鋼中的存在形態(tài)/式（——形態(tài)和形式還不是一回事吧）密切相關，是形成了化合物還是進入固溶體當中，作用不一樣，所以談作用肯定要說明其存在形式。
不同的鋼，經(jīng)過不同的熱處理，使得合金元素的存在形式發(fā)生變化，這時候元素的作用也發(fā)生變化了。這些東西在金屬材料的相關書籍中都有介紹，要想把合金元素用的很活，還是很難的，泛泛的說某種元素有某種作用恐怕不盡對，環(huán)境變了它的作用也變了，甚至產(chǎn)生壞的影響。
【 強化方式】 Al 縮小γ相區(qū)，形成γ相圈；在α鐵及γ鐵中的最大溶解度分別為36%及0.6%，不形成碳化物，但與氮及氧親和力極強 主要用來脫氧和細化晶粒。在滲碳鋼中促使形成堅硬耐蝕的滲碳層。
含量高時，賦予鋼高溫抗氧化及耐氧化性介質、H2S氣體的腐蝕作用。固溶強化作用大。
在耐熱合金中，與鎳形成γ′相（Ni3Al），從而提高其熱強性。有促使石墨化傾向，對淬透性影響不顯著 As 縮小γ相區(qū)，形成γ相圈，作用與磷相似，在鋼中偏析嚴重 含量不超過0.2%時，對鋼的一般力學性能影響不大，但增加回火脆性敏感性 B 縮小γ相區(qū)，但因形成Fe2B，不形成γ相圈。
在α鐵及γ鐵中的最大溶解度分別為0.008%及0.02% 微量硼在晶界上阻抑鐵素體晶核的形成，從而延長奧氏體的孕育期，提高鋼的淬透性。但隨鋼中碳含量的增加，此種作用逐漸減弱以至完全消失 C 擴大γ相區(qū)，但因滲碳體的形成，不能無限固溶。
在α鐵及γ鐵中的最大溶解度分別為0.02%及2.1% 隨含量的增加，提高鋼的硬度和強度，但降低其塑性和韌性 Co 無限固溶于γ鐵，在α鐵中的溶解度為76%。非碳化物形成元素 有固溶強化作用，賦予鋼紅硬性，改善鋼的高溫性能和抗氧化及耐蝕的能力，為超硬高速鋼及高溫合金的重要合金化元素。
提高鋼的MS點，降低鋼的淬透性 Cr 縮小γ相區(qū)，形成γ相圈，在α鐵中無限固溶，在γ鐵中的最大溶解度為12.5%，中等碳化物形成元素，隨鉻含量的增加，可形成（Fe,Cr）3C,(Cr ,Fe)7C3,(Cr ,Fe)23C6等碳化物 增加鋼的淬透性并有二次硬化作用，提高高碳鋼的耐磨性。含量超過12%時，使鋼有良好的高溫抗氧化性和耐氧化性介質腐蝕的作用，并增加鋼的熱強性。
為不銹耐酸鋼及耐熱鋼的主要合金化元素。含量高時，易發(fā)生σ和475℃脆性 Cu 擴大γ相區(qū)，但不無限固溶；在α鐵及γ鐵中的最大溶解度分別約2%或8.5%。
在724℃及700℃時，在α鐵中的溶解度劇降至0.68%及0.52% 當含量超過0.75%時，經(jīng)固溶處理和時效后可產(chǎn)生時效強化作用。含量低時，其作用與鎳相似，但較弱。
含量較高時，對熱變形加工不利，如超過0.30%，在氧化氣氛中加熱，由于選擇性氧化作用，在表面將形成一富銅層，在高溫熔化并侵蝕鋼表面層的晶粒邊界，在熱變形加工時導致高溫銅脆現(xiàn)象。如鋼中同時含有超過銅含量1/3的鎳，則可避免此種銅脆的發(fā)生，如用于鑄鋼件則無上述弊病。
在低碳低合金鋼中，特別與磷同時存在時，可提高鋼的抗大氣腐蝕性能。Cu2%~3%在奧氏體不銹鋼中可提高其對硫酸、磷酸及鹽酸等的抗腐蝕性及對應力腐蝕的穩(wěn)定性 H 擴大γ相區(qū)，在奧氏體中的溶解度遠大于在鐵素體中的溶解度；而在鐵素體中的溶解度也隨溫度的下降而劇減 氫易使鋼產(chǎn)生白點等不允許有的缺陷，也是導致焊縫熱影響區(qū)中發(fā)生冷裂的重要因素。
因此，應采取一切可能的措施降低鋼中的氫含量 Mn 擴大γ相區(qū)，形成無限固溶體。對鐵素體及奧氏體均有較強的固溶強化作用。
為弱碳化物形成元素，進入滲碳體替代部分鐵原子，形成合金滲碳體 與硫形成熔點較高的MnS，可防止因FeS而導致的熱脆現(xiàn)象。降低鋼的下臨界點，增加奧氏體冷卻時的過冷度，細化珠光體組織以改善其機械性能，為低合金鋼的重要合金化元素之一，并為無鎳及少鎳奧氏體鋼的主要奧氏體化元素。
提高鋼的淬透性的作用強，但有增加晶粒粗化和回火脆性的不利傾向 Mo 縮小γ相區(qū)，形成γ相圈，在α鐵及γ鐵中的最大溶解度分別約4%及37.5%。強碳化物形成元素 阻抑奧氏體到珠光體轉變的能力最強，從而提高鋼的淬透性，并為貝氏體高強度鋼的重要合金化元素之一。
含量約0.5%時，能降低或抑止其他合金元素導致的回火脆性。在較高回火溫度下，形成彌漫分布的特殊碳化物，有二次硬化作用。
提高鋼的熱強性和蠕變強度，含Mo2%~3%能增加耐蝕鋼抗有機酸及還原性介質腐蝕的能力 N 擴大γ相區(qū)，但由于形成氮化鐵而不能無限固溶；在α鐵及γ鐵中的最大溶解度分別約0.1%及2.8%。不形成碳化物，氮與鋼中其他合金元素形成氮化物，如TiN,VN,AlN等 有固溶強化和提高淬透性的作用，但均不太顯著。
由于氮化物在晶界上析出，提高晶界高溫強度，從而增加鋼的蠕變強度。在奧氏體鋼中，可以取代一部分鎳。
與鋼中其他元素化合，有沉淀硬化作用；對鋼抗腐蝕性能的影響不顯著，但鋼表面滲氮后，不僅增加其硬度和耐磨性能，也顯著改善其抗蝕性。在低碳鋼中，殘余氮會導致時效脆性 Nb 縮小γ相區(qū)，但由于拉氏相NbFe2的形成而不形成γ相圈；在α鐵及γ鐵中的最大溶解度分別約為1.8%及2.0%。
強碳化物及氮化物形成元素 部分元素進入固溶體，固溶強化作用很強。固溶于奧氏體時，顯著提高。
