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2.4化学冶金与冶金缺陷

2.4.1化学冶金

2.4.2冶金缺陷

2.4.1化学冶金

2.4.1.1化学冶金概述

A：热加工特点—高温=与周围介质作用

气氛

吸气（N2H2O2）

氧化

夹杂和元素烧损→组织结构成分变化→性能恶化

B：作用影响因素

介质

空气气氛保护熔剂金属活性温度

一、气体高温分解及熔入

杂质污染来源：大气；

被加热炉气；

加工辅助材料、金属表面氧化膜的分解？？（吸气、油污、有机物）。

主要气体种类：N2H2O2H2OCO2

=分子状态气体不熔，分解后可熔。高温为气体分解创造了条件。

气体的分解：温度25度

N2=2N-711.4KJ/mol

H2=2H-433.9KJ/mol

O2=2O-489.9KJ/mol

H2O=H2+1/2O2-438.2KJ/molH2O=OH+1/2H2-532.8KJ/molCO2=CO+1/2O2-282.8KJ/mol

气体→原子态→活性↑→非氧化性变成氧化性

气体分解难易顺序？CO2H2F2N2O2CO？？

难易

F2←CO2←H2←O2←N2←CO

1、N2

○来源空气，能以原子形式溶于大多数金属。

溶入方式：气相中氮分子移动到金属表面被金属表面吸附在金属表面分解成氮原子，溶入金属。

○形态：

溶于FeNiZrAlCrMnSiV等，形成氮化物Fe4NTiNTi3N5VN脆性相

○固溶于CuNiCoAuAg,使其晶格畸变，脆化析出N2，形成气孔

影响因素：①气体分压：[N]

各项分别为溶解度、

溶解反应平衡常数、

气相中N2分压

此式：一般双原子气体在金属中溶解度的平方根定律

在一定温度与一定N2分压条件下在金属中达到平

衡的浓度。

②

②温度：纯铁中

③合金元素：

Fe中加CSiNi→[N]↓

Fe中加VNbCrTa→[N]↑

危害：

脆化，气孔，时效脆化

实际曲线见图

A、T2300℃SN↓因为金属大量蒸发而引起PN2的

减少。

B、相结构变化引起溶解度突变。

C、如果有原子或离子态N存在，SN高于分子状态，

不受平方根限制。

氢与氮在铁（1%Mn的Fe-Mn合金）中的溶解度(分压均是100kpa)

2、H2

来源：

水分、有机物分解

H2高温比N2更易分解，能溶于所有金属。

作用规律：与金属性质有关，

①物理溶解，不形成化合物

AlFeNiCuCrMoPtCoMn满足双原子气体溶解平方根定律

[H]=KH2JPH2

且随温度↑溶解度↑吸氢↑

②形成稳定氢化物：

TiZrVTeNbKNaCo吸氢气的能力很强，远大于第一类。

规律：A，低温固态吸收氢气→固溶体=超过固

溶度→氢化物

（所以吸收氢气超过溶解度）

B，温度：超过氢化物稳定的临界温度=分解

扩散逸出。影响因素：

①氢分压：

②温度：

②温度：纯铁中：

[H]=+2.252+1/2lg(1-PN2)

③合金元素：

稀土RTiZrNi等提高[H]↑CSiAlBO降低[H]↓

④组织结构：fccbcc

危害：

①气孔

②氢脆：

氢化物：针状脆性相②晶格畸变

晶格畸变的产生原因？由于点阵错配而引起。

3、O2

来源：空气，CO2H2O等。

能溶于部分金属。

作用规律：

A:有限溶解，Fe,Cu,Ni,Ti,满足两个规律？？

液相中远大于固相中相的。

液

相中

远大于固相中

B、形成氧化物：（主要形式）

质点浮于液相或溶于液相（A类中）

（该金属氧化物分解压）氧化溶解过程取决于氧分压

（该金属氧化物分解压）氧化

分Po2Po2

同时溶入[O]与氧化物。物不存在，以

同时溶入[O]与氧化物。

分Po2Po2

影响因素：①氧分压：

②温度：

③合金元素：

与氧的结合能力由小到大：

NiCuMoFeCrNbMnVSiTiMgCAl

如果c%↑则[O]↑

④组织：

fccbcc

δσbak危害：

δ

σb

ak

危害