一++钢铁中的合金元素级.ppt

第一章 钢的合金化基础 1.1 钢中的合金元素及其分类 钢铁中的合金元素 表中字体颜色为绿色或深蓝色的元素为钢中常见合金 元素;字体颜色为深蓝色的元素为钢中常见碳化物形成 元素。 钢中合金元素的分类 1、按与Fe相互作用的特点分： ? 形成元素：C，N，Ni，Mn，Co，Cu等 ?形成元素：Cr，Mo，Si等 2、按照与碳（C）相互作用的特点分： 碳化物形成元素：Ti，V，Nb，Cr 等 非碳化物形成元素：Ni，Si，Al 等 3、按照对奥氏体层错能的影响分 提高奥氏体层错能的元素：Ni，Cu等 降低奥氏体层错能的元素：Mn，Cr等 1.2 合金元素与铁和碳的相互作用 合金元素与铁的相互作用： （1）扩大奥氏体（γ）区的元素 （奥氏体形成元素） 　　 使A3温度下降，A4温度上升，即扩大了γ相区。 扩大γ区的元素 扩大γ区的元素 合金元素与铁的相互作用：（2）扩大铁素体（α）区的元素（铁素体形成元素） 这些合金元素使A3温度上升，A4温度下降（链接Fe－C相图） 扩大α区的元素 封闭?型：无限扩大α区 扩大α区的元素 缩小γ型：出现金属间化合物　 两类元素生产上的指导意义 与Fe形成代位固溶体的合金元素，扩大或缩 γ相区的能力与它们在α-Fe和γ－ Fe中的溶解度有关, 主要有3个影响因素: （自学） 1.合金元素与铁元素电子结构的差异; 2.合金元素与铁元素点阵类型的差异; 3.合金元素与铁元素原子尺寸因素的差异 热力学解释合金元素对相区的作用 合金元素与铁的相互作用：（3）、形成金属间化合物 ①σ相 钢中的σ相：在低碳的高铬不锈钢、铬镍奥氏体不锈钢及耐热钢中都出现σ相。 （P11 σ相） 例如：FeCr ?相 （p5，图1.3（b）） 第二节 合金元素与钢中晶体  缺陷的相互作用 合金中的晶体缺陷：晶界、相界、亚晶界、位错等 溶质原子与晶界结合 晶界偏聚 溶质原子与位错结合 柯垂尔气团，C、N 热力学解释：柯氏气团、晶界偏聚为使体系能量 降低的自发过程 p7 解释， McLean公式，偏聚程度与畸变能差 有关 合金元素晶界偏聚的富积系数 原子尺寸， 相差大，E大，晶界偏聚大 固溶度小，C0小，晶界偏聚大 温度降低，E不变，晶界偏聚大 几种溶质原子之间同时在晶界偏聚： E值大的优先； 影响晶界偏聚速度； 共偏聚作用：溶质原子之间有强相互作用，在晶界产生沉淀 合金元素与碳的相互作用 钢中碳化物 钢中的碳化物 ?在钢中碳化物相对稳定性的顺序如下： TiZr Nb V Mo W Cr Mn Fe ??? Ti、Nb、Zr 、V－－－强碳化物形成元素； W、Mo，Cr －－－中强碳化物形成元素； ? Ni，Co，Cu 的碳化物在钢中不出现 钢中的碳化物 合金碳化物在钢中的行为与其自身的稳定性有关 钢中的碳化物 钢中的碳化物 复合碳化物：在一种碳化物中可溶解其它元素，形成含有多种合金元素碳化物，如（Fe，V）3C，（Fe，Mn）3C 等。 各种碳化物之间可以完全溶解或部分溶解。 钢中的碳化物 钢中的碳化物 钢铁中的氮化物 ??? ??? 氮化物具有高硬度和脆性、高熔点，对钢的性能有明显的影响。 ??? 氮原子比碳原子小，氮原子半径?N和金属原子半径γMe,γN/γMe均小于0.59，所以氮化物都呈简单密排结构。 钢中的金属间化合物 合金钢中合金元素之间以及合金元素与铁之间产生相互作用，可能形成各种金属间化合物。金属间化合物保持着金属的特点，对奥氏体不锈钢、马氏体时效钢和许多高温合金的强化有较大的影响。 钢中的金属间化合物 1.5 合金元素钢相变的影响 合金元素钢相变的影响 合金元素钢相变的影响 合金元素钢相变的影响 合金元素对奥氏体形成的影响 合金元素对奥氏体形成的影响 改变临界点温度S点位置等，改变奥氏体形成的温度条件及C浓度条件。 合金元素影响奥氏体均匀化 → 强碳、氮化物形成元素→稳定碳化物或氮化物，溶解需更高温度，更长时间保温得到均匀一致γ。合金工具钢保留部分C化物。 合金元素对钢在加热时转变的影响 合金元素对过冷奥氏体转变的影响 合金元素对珠光体转变的影响（自学） 合金元素对贝氏体转变的影响 合金元素对马氏体转变的影响 合