合金元素对钢的影响.pptVIP

第七章合金结构钢 §第二节钢中各种元素对钢的影响 一、碳钢的不足： （1）淬透性低 一般情况下，碳钢水淬的最大淬透直径只有10mm-20mm。 （2） 强度和屈强比较低 如普通碳钢Q235钢的σs为235MPa，而低合金结构钢16Mn的σs则为360MPa以上。 一、碳钢的不足： （3）不能满足特殊性能的要求 碳钢在抗氧化、耐蚀、耐热、耐低温、耐磨损以及特殊电磁性等方面往往较差，不能满足特殊使用性能的需求。 二、合金元素在钢中的作用 常用的合金元素有：锰、硅、铬、镍、钨、钒、钛、锆、钴 合金元素对钢的相变、组织和性能的影响，一般取决于合金元素与钢中铁、碳两种基本组元的作用 二、合金元素在钢中的作用 1、合金元素在钢中的分布 ? 形成合金铁素体 Ni、Si、Al、Co、Cu等大多数合金元素都可或多或少地溶于铁素体中，形成合金铁素体。其中原子半径很小的合金元素（如氮、硼等）与铁形成间隙固溶体；原子半径较大的合金元素（如锰、镍、钴等）与铁形成置换固溶体。 二、合金元素在钢中的作用 1、合金元素在钢中的分布 合金元素溶入铁素体后，凡合金元素的原子半径与铁的原子半径相差越大，晶格类型越不相同，必然引起铁素体晶格畸变，产生固溶强化，使铁素体的强度、硬度提高，但塑性、韧性都有下降趋势。如图。 二、合金元素在钢中的作用 二、合金元素在钢中的作用 1、合金元素在钢中的分布 ?形成合金碳化物 Mn、Cr、Mo、W、V、Nb、Zr、Ti作为碳化物形成元素，在元素周期表中都是位于铁左边的过渡族金属元素，离铁越远，则其与碳的亲和力越强，形成碳化物能力越大，形成的碳化物越稳定而不易分解。 通常钒、铌、锆、钛为强碳化物形成元素；铬、钼、钨为中强碳化物形成元素；锰为弱碳化物形成元素。 如：合金渗碳体（Fe、Mn） 3 C 二、合金元素在钢中的作用 1、合金元素在钢中的分布 ③形成气氛氧、氮、硫的非金属夹杂物 MnS、Al2O3 ④形成金属间化合物 FeSi、FeCr 三、 合金元素对铁碳合金相图的影响 1、 改变了奥氏体区的范围 （1） 扩大奥氏体相区 这类合金元素使A3、A1温度下降，GS线向左下方移动，这类元素大都具有面心立方晶格，如锰、镍、氮等。随着锰、镍含量增大，会使相图中奥代体区一直延展到室温下。因此，它在室温下的平衡组织是稳定的单相奥氏体，这种钢称奥氏体钢。 三、 合金元素对铁碳合金相图的影响 （2） 缩小奥氏体相区 这类合金元素与前者相应，使A3和A1温度升高，GS线向左上方移动，这类元素有铝、铬、硅等，随着钢中这类元素含量增大，可使相图中奥氏体区消失，此时，钢在室温下的平衡组织是单相的铁素体，这种钢称为铁素体钢。 三、 合金元素对铁碳合金相图的影响 2、 改变 S、E点在铁碳合金相图中位置 大多数合金元素均能使 S点、E点左移， 。共析钢中碳的质量分数不是Wc＝0.77％，而是Wc＜0.77％。出现共晶组织的最低碳的质量分数不再是Wc＝2.11％，而是Wc＜2.11％。 实验证明，含 Wc＝0.4％的碳钢原属亚共析钢，当加入Wcr＝12％后就成了共析钢 三、 合金元素对铁碳合金相图的影响 四、 合金元素对钢的热处理影响 1、 奥氏体形成速度的影响 大多数合金元素（除钴、镍外），由于它们与碳有较强的亲和力显著减慢了碳向奥氏体中的的溶入与扩散速度，故大大减慢奥氏体的形成速度。 由于合金元素的扩散速度很缓慢，因此对于合金钢应采取较高加热温度和较长的保温时间，以保证合金元素溶入奥氏体并使之均匀化，从而充分发挥合金元素的作用。 四、 合金元素对钢的热处理影响 2、合金元素对奥氏体晶粒大小的影响 碳化物形成元素（如钒、铌、锆等强碳化物形成元素），容易形成稳定的碳化物，这些特殊碳化物在高温下比较稳定，不易溶于奥氏体，并以细小质点的形式弥散地分布在奥氏体晶界上，机械地阻碍奥氏体晶粒长大。 Mn、P促进A晶粒长大 合金钢的在加热时不易过热，使得钢在高温下较长时间的加热仍能保持细晶粒组织，这是合金钢的一个重要特点。 四、 合金元素对钢的热处理影响 3、合金元素对C曲线 、淬透性影响 除钴外，不形成和形成碳化物倾向较弱的合金元素（Si、Ni、Cu、Mn）溶入奥氏体后降低原子扩散速度，使奥氏体稳定性增加，从而使C曲线右移 当强碳化物形成元素（Ti、V、Mo、W）溶入奥氏体后，由于它们对推迟珠光体转变与贝低体转变的作用不同，使C曲线出现两个鼻尖 四、 合金元素对钢的热处理影响 四、 合金元素对钢的热处理影响 3、合金元素对C曲线 、淬透性影响 由于合金元素使 C曲线右移，故降低了钢的马氏体V k ，增大了钢的淬透性。其中尤以碳化物形成元素的影响较为显著，特别是钢中几