钢铁学4～5介绍.ppt

多元互溶第二相的热力学计算 令： lg{[M][C]}=A1-B1/T lg{[M][N]}=A2-B2/T 互溶所得的相的化学式可写为MCxN1-x，规定x为在较低温度下容易固溶的相MC或M1C在复合互溶相中的分数。 混合熵项为RT乘以下式： 多元互溶第二相的热力学计算 联立求解下四式可得各元素的固溶量和x： 互溶分数x的计算 多元第二相全固溶温度的计算 该式左边仅保留第一项实际上得到MC相的全固溶温度，左边仅保留第二项可得到MN相的全固溶温度，因此可知M(C,N)相的全固溶温度总高于MC、MN相。 主要规律 [M] 、 [C] 、 [N]随温度升高单调增大。 共有元素固溶量[M]随M升高单调增大，但非共有元素变化较为复杂。 系数x随温度的变化规律较复杂，一般而言随温度升高而单调减小；但当钢材的化学成分中难溶相特有元素的量很小时， x随温度升高将先增大至一定程度后再减小。 多元第二相沉淀相变化学自由能 注意：x应采用沉淀温度下计算出的值，而[M] 、 [C] 、 [N]是高温固溶温度下的值 固溶度积的调节 合适的固溶度积是十分重要的。固溶度积过大，第二相难于析出且析出后的颗粒尺寸较大；固溶度积过小，有效析出温度将较高 Mn、Mo等元素的加入将使Nb(C,N)、VN的固溶度积增大 间隙缺位也会导致溶度积增大 钢中MnS的控制 钢中Al2O3的控制 钢中AlN的控制 lg{[Al] ·[N]}=1.79-7184/T 第二相沉淀析出相变过程的控制 沉淀相变也是形核长大相变，故必须考虑相变长大过程 控制性元素的扩散要小，沉淀C曲线即PTT曲线将下移，可采用的过冷度较大 在形核率最大温度（NrTT曲线的鼻子点温度）保温可得到最为细小的沉淀第二相尺寸 通常所得到的PTT曲线比NrT曲线的鼻子点温度高100℃左右 第二相的Ostwald熟化过程的控制 扩散控制条件下在基体内均匀沉淀的球形第二相的Ostwald熟化规律： 界面反应控制、晶界扩散控制或位错扩散控制条件下第二相的Ostwald熟化规律也有深入研究，与时间的关系分别遵循二分之一、四分之一、五分之一次方关系。 钢材成分满足理想化学配比时基体扩散控制条件下Ostwald熟化系数m的具体计算结果比较（nm/S1/3 ）： 温度℃ VC NbC TiC VN NbN TiN 900 0.505 0.216 0.235 0.193 0.130 0.072 1000 1.23 0.629 0.545 0.459 0.383 0.169 1100 2.62 1.55 1.11 0.949 0.955 0.348 1200 4.96 3.34 2.02 1.76 2.08 0.641 第二相的Ostwald熟化过程的控制 影响Ostwald熟化系数的因素 碳氮化物合金系 偏离理想化学配比（C、N含量高出）将降低粗化速率 控制性元素为DC0较小的元素，微合金碳氮化物中为微合金元素；MnS中一般为硫，但近年来随着钢中硫含量的大幅度降低，控制性元素变为锰；渗碳体中控制性元素一般为碳，合金渗碳体则可能为溶入的合金元素 界面能变化不大故影响不大 人有了知识，就会具备各种分析能力， 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书，广泛阅读， 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识， 培养逻辑思维能力； 通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平， 培养文学情趣； 通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操， 给我们巨大的精神力量， 鼓舞我们前进。 * 固溶元素对AC3、AC1的影响 固溶合金元素对AC3的影响的经验关系式为 固溶合金元素对AC1的影响的经验关系式为 固溶元素对奥氏体转变曲线的影响 非碳化物形成元素硅、铝都增加过冷奥氏体稳定性，推迟贝氏体转变更强烈 镍强烈推迟珠光体转变，特别在过冷度较小时；钴是唯一的略升高A3温度的扩大奥氏体区元素，其作用相反，它降低过冷奥氏体的稳定性。但镍和钴不改变C曲线的形状 钢中晶界偏聚强烈的硼、磷、稀土等微量元素使先共析铁素体转变推迟极显著，对珠光体转变和贝氏体转变推迟较弱 固溶元素对过冷奥氏体转变曲线的影响 MS Al 时间t 温度T 硅铝等非碳化物形成元素 对奥氏体恒温转变曲线的影响 Si,Al Si,Al Si,Al Si,Al 固溶元素对过冷奥氏体转变曲线的影响 钛、钒、铌、钨、钼等强碳化物形成元素处于固溶态时强烈推迟珠光体转变，对贝氏体转变推迟较少，同时升高珠光体最大转变速度的温度（珠光体转变的鼻子点温度），降低贝氏体最大转变速度的温度，使相变TTT曲线明显地分开而成为珠光体和贝氏体转变两条C曲线 中弱的碳化物形成元素铬和锰处于固溶态时都强烈推迟珠光体和