机械 工程材料 第五章.ppt

Si的作用比较独特。 回火温度低时，Si不扩散，马氏体和ε-碳化物中含Si量相等。由于Fe3C中不溶Si，所以ε-碳化物转化为Fe3C时必须把Si扩散出来，但Si的扩散比碳慢，因此可以显著地减慢马氏体的分解，使得马氏体的分解温度升高。 2. 对残余奥氏体转变的影响 残余奥氏体C-曲线的孕育期较过冷奥氏体的显著缩短。合金元素使过冷奥氏体和残余奥氏体的C-曲线上出现一个中温稳定区。 Cr、Mn等可使奥氏体的分解温度显著升高。 在含有W、Mo、V等元素的高合金钢，由于500~600℃回火中碳化物的析出，使残余A中Me% ↓ ，Ms点高于室温，随后冷却时转变为残余A →M→马氏体，硬度升高——二次淬火或二次硬化。 当钢中含Cr、W、Mo、V、Ti等超过一定量时，回火后的硬度随回火温度的升高不是单调的降低，而是在某一温度范围回火后硬度反而增加，并在一定温度（500~600℃）达到峰值。 二次硬化：在一定回火温度下硬度出现峰值的现象。 回火温度较高时析出细小、高硬度的合金碳化物，如Mo2C，使硬度反而提高。（韧性也大大↑ ） 二次淬火 500~600℃回火时析出合金碳化物→残余A中Me% ↓ → Ms、Mf ↑，随后冷却时残余A →M→硬度升高 二次淬火：在高合金钢中回火冷却时残余奥氏体转变为马氏体，而导致硬度升高的现象。 3. 对碳化物的形成、聚集和长大的影响 合金元素对ε-碳化物的形成没有影响。随回火温度的升高，260℃ε转化为Fe3C，合金元素中唯有Si、Al强烈地推迟这一转变到350℃。Cr的作用比Si、Al的弱。 随回火温度的升高，合金元素进行明显的扩散，在α相和Fe3C中重新分配：碳化物形成元素形成合金渗碳体，非碳化物形成元素离开渗碳体。同时，渗碳体聚集长大，Ni对聚集长大无影响，而Si、V、W、Mo、Cr对其起阻碍作用。 4.对铁素体回复再结晶的影响 大部分合金元素均延缓铁素体的回复再结晶过程，Co、Mo、W、Cr、V显著提高α相的再结晶温度，Si、Mn影响次之，Ni的影响不大，含Cr+Mo+W=1-2%，可将再结晶温度由500℃提高到650℃。 5. 对回火脆性的影响 不能用热处理和合金化的方法消除第一类回火脆性，但Si、Mn等元素可将脆化温度提高到350-370 ℃。Ni、Cr、Mn增加第二类回火脆性，而Mo、W抑制和减轻回火脆性。 四、合金元素对钢强韧性的影响 合金元素的作用—提高强度又要保证有足够韧性。 强度—塑变抗力，韧性—可靠性，一对矛盾。 合金元素对组织、使用性能、工艺性能也有影响。 （一）强化途径—设法增大位错运动的阻力。 1.固溶强化 间隙原子的强化作用比置换原子大10-100倍，如C，但溶解度有限。置换原子中Si，Mn作用较大，应用广泛。浓度越高，强度，硬度升高，而塑性和韧性下降。——应限量应用。 2.晶界强化 可以提高钢的强度，且可以提高钢的塑性和韧性。——霍尔-配奇公式。合金元素中Al、Ti、V、Zr、Nb等形成难溶的第二相粒子，细小、分散，阻碍奥氏体晶粒长大，强化。 3.第二相强化 可以阻碍位错运动。位错运动遇到第二相粒子消耗额外的能量，造成强化。粒子越细小，弥散，间距越小，效果越好。例如：碳化物颗粒。 第二相粒子对钢的塑性有危害作用。 原因： 1.孔坑的萌生与第二相粒子有关。2.塑性还与第二相粒子的分布有关，沿晶界分布最有害；3.与第二相粒子的形状有关，球状危害最小；4.与第二相粒子的种类有关，硫化物和氧化物不利，碳化物危害较小。 当用第二相粒子强化时应采用如下的方法改善钢的塑性 （1）控制碳化物的尺寸、数量、形状和分布，如高温回火。 （2）减少夹杂物并加入Ca、Zr、RE等与硫形成难溶的球状硫化物。 （3）将片状珠光体改为粒状珠光体 4.位错强化 位错密度越高，运动时易相互交割，形成割阶，缠结，塑变困难，提高强度。 Δσ=αGbρ1/2 位错密度与变形度有关。 合金元素的作用是在塑变时使位错增殖，合金元素细化晶粒，形成第二相和固溶体，增加位错密度。 塑变和相变均可以增加位错密度（马氏体相变） （二）韧化途径 韧性是指材料对断裂的抗力，是可靠性的度量，用冲击韧性αk、断裂韧性KIC和脆性转化温度tc等表示。 钢材的韧化，意味着减小脆化。 按上述强化方式进行强化，除细晶强化以外，