第三章钢中的合金元素.pptVIP

* Chapter 3 钢铁中的合金元素 Steelmaking flowlines Chapter 3 钢铁中的合金元素 Steel Finishing flowlines Chapter 3 钢铁中的合金元素 第一节??? 基本概念 合金元素：是指特别添加到钢中为了保证获得所要求的组织结构、物理、化学和机械性能的化学元素。 合金钢：是指为了提高某些性能而添加入合金元素的钢。 杂 质：由冶炼时原材料以及冶炼方法、工艺操作而带入的化学元素。 低合金钢：一般指合金元素总含量小于或等于5%的钢。 中合金钢：一般指合金元素总含量在5～10%范围内的钢。 高合金钢：一般指合金元素总含量超过10%的钢。 微合金钢：合金元素(如V,Nb,Ti,Zr,B)含量小于或等于0.1%，而能显著影响组织和性能的钢。 钢中常用的合金元素见如下的元素周期表 ⅠA ? 　 　 　 ? 0 H ⅡA　 ⅢA　 ⅣA　 ⅤA　 ⅥA? ⅦA　 He Li Be B C N O F Ne Na Mg ⅢB　 ⅣB　 ⅤB　 ⅥB　 ⅦB　 ⅧB ⅠB　 ⅡB　 Al Si P S Cl Ar K Ca Se Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr Pb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe Cs Ba La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Ti Pd Bi Po At Rn 第二节 合金元素的分类及铁基二元相图的类型 一 合金元素的分类： 铁族金属——Co和Ni 难熔金属——熔点高于铁的金属，包括W、Mo、Nb、V、Cr。 轻 金 属——最常用的是Ti、Mg和Al。 稀土金属——La、Ce、Nd等稀土元素。 按照合金元素与碳的亲和力的大小分为： 碳化物形成元素：Ti、Zr、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn。 非碳化物形成元素：Cu、Ni、Co、Si、Al 二、??? 铁基二元相图的类型 合金元素可以改变铁的同素异晶转变温度A3和A4，从而改变Fe－Me二元相图的类型。合金元素对铁的二元相图的影响，主要可以区分为扩大和缩小γ相区两类，这两类又可以进一步划分为两个次类。 1．γ相稳定化元素使A3降低，A4升高，在较宽的温度范围内，促使奥氏体形成，即扩大了γ相区。根据程度的不同，可以分为： （1）开启γ相区，如下图所示：α相及δ相分别处于被封闭的区域内。当合金元素超过某一限量后，可以在室温得到稳定的γ相。Ni和Mn可使铁的转变抑制到较低的温度，故由γ区淬火到室温较易获得亚稳的奥氏体组织。Ni和Mn是不锈钢中常用作获得奥氏体的元素。 （2）扩展γ相区，如图所示：虽然γ相区随着合金元素的加入而被扩大了，但是由于受到合金元素固溶度的影响而不能完全开启。C和N是这种类型的最重要的元素；Cu、Zn和Au具有相同的影响。 2．α相稳定化元素，使A4温度下降，A3温度升高，在较宽的成分范围内，促使铁素体形成，即缩小γ相区。根据程度的不同，可以分为： （1）封闭γ相区 许多元素限制γ－Fe的形成，使相图中γ区缩小到一个很小的面积，形成γ相圈，如右图所示。从图中可以看出α相和δ相连成一片。Si、Al和强碳化物形成元素Ti、V、Mo、W、Cr均属于这类元素。 （2）缩小γ相区。 由于受到固溶度的限制，这类合金元素不能使γ区完全封闭，故称为缩小γ相区元素。B、Nb、Zr、Ta是这一类中的典型元素。 小结： 合金元素是否为扩大γ相区元素的条件： 1.本身为面心立方点阵； 2.与Fe的电负性相近； 3.与Fe的原子尺寸相近。 以第四周期为例： Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu 3d24S2 3d34S2 3d54S1 3d54S2 3d64S2 3d74S2 3d84S2 3d104S1 Bcc Bcc Bcc 多型 多型 多型 Fcc Fcc 以Cr为界： 3d层电子数≤ 5时，合金元素为缩小γ相区元素； 3d