中厚钢板是由普通碳素结构钢沸腾钢热轧成的钢板。沸腾钢是一种脱氧不完全的钢,只用一定量的弱脱氧剂对钢液脱氧,钢液含氧量较高,当钢水注入钢锭模后,碳氧反应产生大量气体,造成钢液沸腾,沸腾钢由此而得名。沸腾钢含碳量低,由于不用硅铁脱氧,钢中含硅量也低(Si<0.07%)。沸腾钢的外层是在沸腾所造成的钢液剧烈搅动的条件下结晶成的,故表层纯净、致密,表面质量好,有很好的塑性和冲压性能,没有大的集中缩孔,切头少,成材率高,而且沸腾钢生产工艺简单,铁合金消耗少,钢材成本低。沸腾钢板大量用于制造各种冲压件,建筑及工程结构及一些不太重要的机器结构零部件。但沸腾钢心部杂质较多,偏析较严重,组织不致密,力学性能不均匀。同时由于钢中气体含量较多,故韧性低,冷脆和时效敏感性较大,焊接性能也较差。故沸腾钢板不适于制造承受冲击载荷、在低温条件下工作的焊接结构及其他重要结构。
合金调质钢的终热处理是淬火加高温回火(调质处理)。合金调质钢淬透性较高,一般都用油,淬透性特别大时甚至可以空冷,这能减少热处理缺陷。合金调质钢的终性能决定于回火温度。一般采用500℃-650℃回火。通过选择回火温度,可以获得所要求的性能。为防止二类回火脆性,回火后快冷(水冷或油冷),有利于韧性的提高。合金调质钢常规热处理后的组织是回火索氏体。对于表面要求耐磨的零件(如齿轮、主轴),再进行感应加热表面淬火及低温回火,表面组织为回火马氏体。表面硬度可达55HRC~58HRC。合金调质钢淬透调质后的屈服强度约为800MPa, 冲击韧性在800kJ/m2心部硬度可达22HRC~25HRC。若截面尺寸大而未淬透时,性能显著降低。
合金元素对过冷奥氏体分解转变的影响:除Co外, 几乎所有合金元素都增大过冷奥氏体的稳定性, 推迟珠光体类型组织的转变, 使C曲线右移, 即提高钢的淬透性。常用提高淬透性的元素有:Mo、Mn、Cr、Ni、Si、B等。必须指出, 加入的合金元素, 只有完全溶于奥氏体时, 才能提高淬透性。如果未完全溶解, 则碳化物会成为珠光体的, 反而降低钢的淬透性。另外, 两种或多种合金元素的同时加入(如, 铬锰钢、铬镍钢等), 比单个元素对淬透性的影响要强得多。
除Co、Al外, 多数合金元素都使Ms和Mf点下降。其作用大小的次序是:Mn、Cr、Ni、Mo、W、Si。其中Mn的作用, Si实际上无影响。Ms和Mf点的下降, 使淬火后钢中残余奥氏体量增多。残余奥氏体量过多时,可进行冷处理(冷至Mf点以下), 以使其转变为马氏体; 或进行多次回火, 这时残余奥氏体因析出合金碳化物会使Ms、Mf点上升, 并在冷却过程中转变为马氏体或贝氏体(即发生所谓二次淬火)。
常用低合金结构钢:16Mn是我国低合金高强钢中用量广泛多、产量的钢种。使用状态的组织为细晶粒的铁素体-珠光体,强度比普通碳素结构钢Q235高约20%~30%,耐大气腐蚀性能高20%~38%。15MnVN 中等级别强度钢中使用多的钢种。强度较高,且韧性、焊接性及低温韧性也较好,被广泛用于制造桥梁、锅炉、船舶等大型结构。强度级别过500MPa后,铁素体和珠光体组织难以满足要求,于是发展了低碳贝氏体钢。加入Cr、Mo、Mn、B等元素,有利于空冷条件下得到贝氏体组织,使强度高,塑性、焊接性能也较好,多用于高压锅炉、高压容器等。