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1、As对40Cr力学性能影响夏辉华1,张金柱2(1.贵州大学材料科学与工程学院工程硕士;2.贵州大学材料科学与工程学院)摘要:通过对合金结构钢40Cr中砷含量不同浓度梯度的试样进行热加工、拉力、冲击试验,讨论砷对40Cr合金结构钢热加工及机械性能的影响趋势。关键词:砷、合金结构钢、浓度梯度、热加工、拉力、冲击、影响趋势ADiscussionaboutImpactofArseniconMechanicalPropertiesin40CrAlloyConstructionalSteelXiahuihua1，Zhangjinzhu2Abstract:Taking40Cralloyconstructio
2、nsteelasreferenceandcomparison,weusethetestspecimensofthearseniccontentinsteelofdifferentconcentrationgradienttobemakinghotworking,tensionandfallingweighttestanddiscusstheimpacttendencyforarseniccontenttohotworkingandmechanicalpropertiesin40Cralloyconstructionalsteel.Keywords:arsenic、alloyconstructi
3、onsteel、concentrationgradient、hotworking、tension、fallingweight、impacttendency1问题的提出由于西南地区铁矿资源中的As含量较高，在高炉炼铁过程中，As几乎被全部进入生铁当中，而在炼钢冶金过程中,无论是采用氧气吹炼转炉炼钢法,还是采用电弧炉炼钢法,铁液或废钢所带入的砷全部转入钢中。砷对钢性能影响主要表现在降低钢的焊接性能,也有资料报道,钢中砷含量超过临界值引起钢材冷脆,至于钢中砷含量临界值目前无定论[1]。对于部分钢种,国家标准规定钢中砷的残余含量应不大于0.080%,或供需双方协议[2]。砷(As)是一种非合金元素，有
4、金属光泽；砷是降低钢液表面张力的元素，易析集在结晶边界附近，随含量增加，钢液表面张力下降，从而降低了钢的抗热裂性能；砷能降低钢的塑性，特别是冲击韧性[3]。钢中砷的来源主要是铁矿石和废钢，在炼钢过程中不可避免的将原料中的砷带入炼钢炉中，由于砷的氧化位能比铁低，在常规的钢铁冶炼工艺中不能有效除去，含砷钢在热加工过程中表面富集，引起表面热脆，出现龟裂。随着我国经济的发展，废钢资源越来越充足，电炉炼钢的比重越来越大。无论采用氧气吹氧转炉法炼钢，还是采用电弧炉氧化法炼钢，均无法将钢中的As有效地去除。在工业生产条件下，通过研究As对钢材的硬度、抗拉强度、屈服点、断后收缩率、断面收缩率、冲击吸收功的影响
5、，探索适合本地区原材料资源、产品结构、生产工艺等条件下钢中As含量的安全控制范围，具有重要的现实意义。2实验2.1实验材料选取合格40Cr合金结构钢连铸坯，经轧钢轧制成￠25的成品钢材作参比,同时以同炉号铸坯的轧钢切头、切尾作原料,在实验用50kg中频感应炉中熔炼,经加砷制成含砷浓度不同的小钢锭(表2)。再经热加工轧制成￠25圆钢,检验热加工性能,并取样做机械性能试验.40Cr钢主要化学成分见（表1）表1：40Cr化学成分（％）Table1Chemicalrequirementsofsteel40Cr(%)项目CSiMnCrPSCuNiMo0.380.270.681.010.0170.0150
6、.150.040.04表2：试样砷成分含量（%）试样编号1#2#3#4#5#6#As含量（%）0.0350.0600.2000.2800.5000.6001#是参比试样。2.2实验用设备采用贵阳万里公司生产的3吨电液锻锤锻造;拉伸试验采用WAW-Y500材料试验机;冲击韧性采用JB-30A冲击试验机;CTS-8005超声波探伤仪。2.3冲击试样经轧钢500轧机组轧制成￠25的圆钢,取样再经加热至1200～1250℃,再在3吨锻锤上锻造成板料冲击试样毛坯,终锻温度控制在830℃±10[4],进行机械加工，做成冲击试样,最后进行淬火、调质处理。2.4 拉伸实验拉伸试验测定屈服极限σs,抗拉强度σb
7、,伸长率δ5,断面收缩率Ψ,实验结果数值见表3.2.5 冲击韧性实验对经过机械加工完后,再经热处理的冲击韧性试样在25℃,0℃,-40℃,-80℃温度下进行冲击试验,实验测定的结果数值见表4.2.6 热加工性能检验含砷浓度梯度不同的试验钢锭,经轧钢加热炉加热至1200～1250℃后,经轧制成￠25圆钢,然后又取样在锻造加热炉上加热,锻造成板料冲击试样毛坯。两次热加工,均对每次热加工完后的试样进行检
