工程材料学_第6章-钢的合金化讲解.ppt

二、铸铁 2、 石墨化 —— 铸铁中的碳以石墨的形式析出的过程， 称为石墨化。 石墨化程度 ?，G数量? ，基体中P数量? 所以，石墨化程度决定了铸铁的组织： C是G的形成元素，C% ?， G化?； 原因：Si能抑制Fe3C的形成，促进Fe3C分解 Si: 是强烈促进G化的元素，Si% ?, G化?。 合金元素Cr、W、Mo、V 与C亲合力强，阻碍石墨化 合金元素Al、Cu、Ni、Co增加Fe自扩散能力，促进石墨化。 S: 是阻碍G化的元素，S% ?, G化? Mn：Mn 0.2 ~ 0.4%时，Mn+S?MnS 可起除S作用，G化?； Mn 0.2 ~ 0.4%时，形成合金渗碳体 (Fe,Mn)3C, G化?。 P：对石墨化影响不明显。 二、铸铁 灰口铸铁 珠光体基体+片状石墨? 铁素体和珠光体基体+片状石墨? 铁素体+片状石墨? 灰口铸铁的牌号 如HT100,? 表示Ф30mm试样的最小抗拉强度值 100MN/m2 二、铸铁 可锻铸铁 铁素体和珠光体基体+团絮状石墨? 灰口铸铁的牌号 铁素体可锻铸铁KT300－6 最低抗拉强度和延伸率 珠光体可锻铸铁KTZ450－5 最低抗拉强度和延伸率 二、铸铁 球墨铸铁 球墨铸铁的牌号 铁素体+球状石墨? 珠光体基体+球状石墨? 铁素体和珠光体基体+球状石墨? QT400－17 表示最低抗拉强度值是400MPa和最低延伸率17％ 第六章 钢的合金化（工业用钢铁材料） 钢的合金化原理 工业常用钢铁材料 （碳钢、合金钢、铸铁） 第一节 钢的合金化原理 一、钢中的合金元素 特别添加到钢中为了保证获得所要求的组织结构从而得到一定的物理、化学或机械性能的化学元素。 1、合金元素 2、杂质元素 常存杂质 冶炼残余，由脱氧剂带入。 Mn、Si、Al、S、P难清除。 隐存杂质 偶存杂质 生产过程中形成， 微量元素O、H、N等。 与炼钢时的矿石、废钢有关， 如Cu、Sn、Pb、Cr等。 由冶炼是所用的原材料以及冶炼方法和工艺操作等所带入钢中的化学元素。 残留元素对钢的影响 有益作用：提高淬透性(Cr、Ni)；固溶强化(Cr、Mn)； 不利影响：大多数情况下不利；如Cr、Ni、Cu对焊接性、冷变形性能不利；P、S产生脆性；H产生氢脆 3、合金钢 ＜5% 低合金钢 5~10% ＞10% 中合金钢 高合金钢 在化学成分上特别添加合金元素泳衣保证一定的生产和加工工艺以及所要求的组织和性能的铁基合金。 微合金元素：有些合金元素如V、Nb、Ti、Zr、B等，当其含量在0.1%左右（如B0.001%，V0.2%）时，会显著地影响钢的组织与性能，将这种化学元素称为微合金元素。 微合金钢：大加入了微合金元素，使钢的组织或性能有明显改变的这类钢称为微合金钢。 二、合金元素与Fe和C的相互作用 四种存在形式： （1）固溶体：固溶于钢中的铁素体、奥氏体、马氏体中；可以是置换型, 间隙型；可有限互溶、无限互溶。 （2）与钢中的碳形成碳化物或与Fe形成金属间化合物。 （3）形成非金属夹杂物： O、N、S形成氧化物、氮化物、硫化物; 还可形成硅酸盐；统称―非金属夹杂物。 （4）以自由状态存在：Pb、Cu、Be(铍)等不溶于Fe、或溶解度极低，也不与C形成C化物，而以游离状态存在于钢中,C可以石墨态的形式存在. 1、合金元素在钢中的存在形式 二、合金元素与Fe和C的相互作用 2、合金元素分类 与铁相互作用： 奥氏体形成元素： Mn、Ni、C、N、Cu、Co等; 铁素体形成元素：Cr、Mo、W、V、Ti、Si、Al等 与碳作用： 碳化物形成元素： Cr、Mo、W、V、Ti、Nb等 ; 非碳化物形成元素： Ni、Si、Al、Cu、P等. 奥氏体层错能： 提高奥氏体层错能－Ni、Cu、C; 降低奥氏体层错能－Mn、Cr等 二、合金元素与Fe和C的相互作用 3、合金元素与Fe的相互作用 （奥氏体形成元素） 二、合金元素与Fe和C的相互作用 3、合金元素与Fe的相互作用 （铁素体形成元素） 二、合金元素与Fe和C的相互作用 3、合金元素与Fe的相互作用 （1）Ni、Mn、Co与γ-Fe的点阵结构、原子 半径和电子结构相似——无限固溶； （2）Cr、V与α-Fe的点阵结构、原子半径和 电子结构相似——无限固溶； （3）Cu和γ-Fe点阵结构、原子半径相近， 但电子结构差别大——有限固溶； （4）C、N原子半径小，与Fe形成间隙固溶