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第七章 合 金 钢;碳钢的主要缺点： 1.碳钢的淬透性低：一般情况下,碳钢水淬的最大淬透直 径为10～15mm。直径过大，则淬不 透，出现内外性能不均。 2.强度低，屈强比低：强度低造成零件截面尺寸增大， 屈强比低则强度的利用率低。 3.回火稳定性差：碳钢淬火后,若其回火温度超过200℃， 其硬度就显著下降。 4.不能满足一些特殊性能的要求:碳钢不具备如耐热性、 耐腐蚀性、耐低温性 (低温下高韧性)等一些 特殊性能。 所谓的合金钢：为了改善钢的性能，在碳钢的基础上有 意地加入一些合金元素后所获得的钢种。;第一节 合金元素在钢中的作用 非碳化物形成元素：Ni、Si、Al、Co??。 碳化物形成元素：Mn、Cr、Mo、W、V、Ti、Nb、Zr 一、合金元素???钢中的基本相的影响 非碳化物形成元素：溶于铁素体中形成合金铁素体。 碳化物形成元素： ①弱碳化物形成元素如Mn、Cr等，一部分溶入渗碳体形成 合金渗碳体，其余部分溶于铁素体中形成合金铁素体； ②强碳化物形成元素如W、V等，基本上溶入渗碳体形成合 金渗碳体； ③含量超过一定限度时，形成合金铁素体、合金渗碳体、 其他合金碳化物。 Pb、Cu(＞0.8)等：常以游离态存在。;合金元素对钢的性能的影响: ①固溶状态：产生固溶强化，使钢的强度提高。 ②形成合金渗碳体：合金元素部分替代渗碳体中的Fe 原子，使渗碳体的硬度和稳定性提高，且这种稳定 性较高的合金渗碳体较难溶于奥氏体，较难聚集长 大，可提高钢的强度、硬度、耐磨性。 ③形成特殊碳化物：(VC、TiC、WC、MoC??)因其稳定 性很高，具有高熔点和高硬度，更难溶于奥氏体， 难以聚集长大。随特殊碳化物数量增多，钢的硬度 增大，耐磨性增加，但塑性、韧性下降，特别是当 这类碳化物大小不一，分布不均匀时，钢的脆性显 著增加。 ④游离态存在：显著降低钢的强度、塑性和韧性，但 可提高切削加工性。;第5页/共84页;第6页/共84页;二、合金元素对Fe-Fe3C相图的影响 ①对奥氏体单相区的影响：Ni、Mn 等元素是扩大γ 区的元素，它们使A4 和NJ 线升高，A3 和GS 线 降低，使γ区增大，当扩大γ区的元素含量很高 时，可把A3 点温度降至室温以下，这时钢在室温 下就得到奥氏体组织——称为奥氏体钢;②对铁素体单相区的影响：Cr、W、Mo、V、Ti、Al、Si 等是缩小γ区的元素，它们能使A4 和NJ线下降，此时 钢在冷却时便不发生组织转变，室温下组织铁素体组 织—称为铁素体钢，如含17~28%Cr 的Cr17、Cr25、 Cr28 等铬不锈钢均属铁素体钢。;③对共析成分和温度的影响：无论是扩大γ区的合金 元素，还是缩小γ区的合金均使E 点和S 点左移， 即降低共析点的含碳量及碳在奥氏体中的最大溶解 度。;三、合金元素对钢的热处理的影响 (一)对钢加热时奥氏体形成的影响 ①非碳化物形成元素：Co和Ni，加速奥氏体的形成； Si、Al、Mn等元素，对奥氏体的形成速度影响不大。 ②碳化物形成元素：Cr、W、Nb、Mo、Ti、V 阻碍C 的扩散，缓减奥氏体的形成速度和均匀化. 对奥氏体晶粒大小的影响： ①碳化物形成元素：Ti、V、Nb、Zr??阻碍晶粒长大 ②非碳化物形成元素：Cu、Si、Ni??阻止晶粒长大； P、Cu 促进晶粒长大。;(二)合金元素对过冷奥氏体分解过程的影响 除Co以外，大多数合金元素都增加奥氏体的稳定 性，使C曲线右移。 ①非碳化物形成元素Al、Ni、Si、Cu 等不改变C 曲线 的形状，只使其右移。 ②碳化物形成元素Mn、Cr、Mo、W 等除使C 曲线右移 外，还改变其形状。即将C 曲线分裂为珠光体转变 的贝氏体转变两个C 曲线，并在此二曲线之间出现 一个过冷奥氏体的稳定区，其中Cr和Mn推迟贝氏体 转变的作用大于珠光体转变；而Mo、W 推迟珠光体 转变的作用大于贝氏体的。 除Co、Al 外，其他合金元素均使Ms 点降低， 残余奥氏体量增多。;第12页/共84页;第13页/共84页;(三)合金元素对回火的影响 1.提高钢的回火稳定性 回火稳定性：是指钢对回火时发生软