钢的合金化.ppt

1.溶于铁中（除Pb）： ●扩大A区的元素（奥氏体稳定化元素）： Mn、Ni、Co、C、N、Cu A3点（γ—α）下降，A4点（δ—γ）上升 Mn、Ni：完全扩大A区的元素（ A3点下降到室温下，α相区消失） ●缩小A区的元素（铁素体稳定化元素）： Cr、Mo、W、V、Ti、Al、Si、B、Nb、Zr A3点（γ—α）上升，A4点（δ—γ）下降 完全封闭A区的元素（Cr、Mo、W、V、Ti、Al、Si ） 2.形成碳化物： 常用的碳化物形成元素： Mn、Cr、W、V、Nb、Zr、Ti 非碳化物形成元素： Ni、Cr、Cu、Si、Al、N、B等（基本上都溶于F或A中） 对淬火、回火状态下机械性能的影响 淬火+回火是钢最经济有效的综合强化方法？ M体中有高密度的位错； M体被分割成许多细小的取向不同的M体束： M体是过饱和的固溶体： M体回火时析出碳化物 合金元素对提高机械性能的主要目的： 淬透性、回火稳定性、二次硬化 * 2.1 纯金属的结晶 　2.2 合金的结晶 　　2.3 金属的塑性加工 　　　2.4 钢的热处理 　　　　2.5 钢的合金化 　　　　　2.6 表面技术 第2章 金属材料的 组织与性能控制 2.5 钢的合金化 碳钢：价格低，但是， 　　力学性能低，淬透性低，回火抗力差， 　　耐热、耐低温、耐蚀等特殊性能差。 合金钢 ：在碳钢中加入某些合金元素 2.5.1 合金元素与铁、碳的相互作用 溶于F —— 形成合金F，产生固溶强化。 形成碳化物 —— 稳定性，熔点、硬度比Cm高得多， 显著提高钢的强、硬度。 　　合金渗碳体，如 (Fe, Mn)3C ； 　　 特殊碳化物，如 Cr7C3、MoC、WC、VC、TiC 。 2.5.2 合金元素对Fe-Fe3C相图的影响 1.扩大或缩小A、F 区 —— 如，室温下，1Cr18Ni 9 为单相A，1Cr17Ti 为单相F 。 2.使使共析转变点S左移 → 钢中P%↑，强度增加 。 3.使共晶转变点E 左移 → 钢中出现Le 。 2.5.3　合金元素对热处理的影响 1. 对A化的影响 ● 减缓A化过程（Ni、Co除外） 　合金碳化物难熔，阻碍C的扩散，需提高加热温度，延长保温时间。 ● 细化晶粒 —— 合金元素及其碳化物（ Mn除外）阻止A 晶粒长大。 V、Ti、Nb、Zr W、Mo、Cr Si、Ni、Cu Mn、P、B 强烈阻碍 中等阻碍 影响不大 促进晶粒长大 ２. 对C曲线的影响 1) 使C曲线右移（过冷A稳定性↑ ），Vk↓，淬透性↑（Co除外） 　　正火时，S片间距↓（或 →B、M）, 强度↑ 非碳化物合金元素对碳钢C曲线的影响 碳化物合金元素对碳钢C曲线的影响 2）使 Ms、Mf 点下降，淬火后残余A量↑, 硬度↓ （Co，Al 除外） 奥氏体中含碳量对C曲线位置的影响: 过共 析钢 共析 钢 亚共 析钢 时间 温度 A1 ３. 对回火转变的影响 1） 提高回火稳定性（淬硬的钢在回火过程中抵抗强度、硬度下降的能力 ）－－回火抗力　　 合金元素使得M 分解、碳化物长大、残余A转变、F回复与再结晶被推迟到较高的温度才发生。 回火温度相同时，合金钢中析出的碳化物更细小，其强度更高。 ２）产生二次硬化 　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↑ ） w(C) = 0.35%的钼钢的回火温度与硬度的关系 二次淬火 回火时残余A中析出合金碳化物→ A 中 C% ↓ → Ms、Mf ↑， 随后冷却时→M 弥散硬化 　—— 第二相（沉淀）强化 Mo 、W、Cr、V、Mn 等 ３）增大回火脆性 淬火钢在某一温度范围回火时，韧性明显下降。（合金钢较明显） 第一类回火脆性: 250～400℃，不可逆。 第二类回火脆性: 450～650℃，可逆， 回火后快冷可避免脆化。 2.5.4 合金元素对机械性能的影响 合金钢的强化机制： 　　固溶强化 　　位错强化 　　细晶强化（F、M晶粒度，P片间距↓） 　　第二相强化（沉淀强化、析出强化） 小结 重点要求 1. 合金元素在钢中的作用，合金元素对钢的热处理、机械性能的影响。 2. 回火稳定性、回火脆性、弥散硬化、二次硬化等概念。 作 业 2f P 10 ~ 16 week11, Nov 9 2. 27) 3. 26)，28) 5. 26)，29)，33) 作业2e 参考答案 P 9-11 2. 21) 钢的淬透性越高，则其C曲线的位置越（　 　），说