钢合金化基础-第一章

《钢合金化基础-第一章》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第一章钢的合金化基础•金有六齐，六分其金而锡居其一，谓之钟鼎之齐；五分其金而锡居其一，谓之斧斤之齐；四分其金而锡居其一，谓之戈戟之齐；三分其金而锡居一，谓之大刃之齐；五分其金而锡居二，谓之削杀矢之齐；金锡半，谓之鉴燧之齐•------------战国后期（公元前３世纪）《考工记》•金柔锡柔，合两柔则刚•------------（公元前２４０年左右）《吕氏春秋,别类篇》第一章钢的合金化基础•加入适当化学元素改变金属性能的方法叫做合金化。为了合金化的目的而特定在钢中加入含量在一定范围的化学元素称为合金元素。这种钢叫

2、合金钢。•钢中常用的合金元素种类很多，不同的国家所使用的合金元素与各国的资源条件有很大关系。例如，结构钢中美国多含Ni元素，前苏联多含Cr元素，西德多含Cr、Mn元素，日本则多含Cr、Mn、Mo等元素。我国是有色金属资源非常丰富的国家，除少数合金元素(如Co)外，绝大多数有色金属的含量都很丰富。我国目前富产Mn、Si、Mo、W、V、B及稀土元素等。过去认为我国缺Cr少Ni，但近几年已发现了许多Cr、Ni矿。•钢中的合金元素总含量小于或等于5％时，称为低合金钢。合金元素总含量在5％—10％范围内称为中合金钢。合金

3、元素总含量超过10％的称为高合金钢。•合金元素不一定直接影响钢性能的改善，而大部分是由于它们影响到相变的过程，从而间接发生作用。••本章内容：•(1)钢中合金元素及其分类依据；•(2)钢的强化机制；•(3)改善钢塑性和韧性的途径；•(4)合金元素对钢中相变及热处理的影响。1．1钢中合金元素及其分类依据•一、合金元素在钢中的分布•在钢中常常加入的合金元素有：•第二周期：B、C、N；•第三周期：Al、Si；•第四周期：Ti、V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu；•第五周期：Zr、Nb、Mo;•第六周期：w；•第七周期：

4、稀土元素。•S、P等元素通常作为有害元素看待，但有时也可用作合金元素(如在易切削钢中S被用来改善切削性能)。•存在状态：或是溶于钢中原有的相(铁素体、奥氏体、渗碳体等)中，或是形成新相。•概括来讲，它们有如下四种存在形式：•(1)溶入铁素体、奥氏体和马氏体中，以固溶体的溶质形式存在。•(2)形成强化相，如溶入渗碳体形成合金渗碳体，形成特殊碳化物或金属间化合物等。•(3)形成非金属夹杂物，如合金元素与O、N、S作用形成氧化物、氮化物和硫化物。•(4)有些元素如Pb、Cu等既不溶于铁，也不形成化合物，而是在钢中以游

5、离状态存在，碳钢中碳有时也以自由状态(石墨)存在。•合金元素究竟以哪种形式存在，主要决定于合金元素的种类、含量、冶炼方法及热处理工艺等；此外还取决于合金元素本身的特性。•合金元素的特性首先表现在与钢中的两个主要元素铁和碳的相互作用上，其次还表现在对奥氏体层错能的影响上，因此一般常将钢中的合金元素按下述方法分类。二、合金元素的分类•1．按照与铁相互作用的特点分类•(1)奥氏体形成元素，如C、N、Cu、Mn、Ni、Co等；•(2)铁素体形成元素，如Cr、V、Si、Al、Ti、Mo、W等。•2．按照与碳相互作用的特点

6、分类•(1)非碳化物形成元素，如Ni、Cu、Si、Al、P等;•(2)碳化物形成元素，如Cr、Mo、V、Ti、Zr、Nb等。•3．按照对奥氏体层错能的影响分类•(1)提高奥氏体层错能的元素，如Ni、Cu、C等；•(2)降低奥氏体层错能的元素，如Mn、Cr、Ru（钌）、Ir（铱）等。1．2合金元素与铁和碳的相互作用及其对奥氏体层错能的影响•合金元素加入钢中之后，对钢的相变、组织和性能的影响一般取决于合金元素与铁和碳的相互作用。一、合金元素与铁的相互作用•合金元素对Fe的同素异构转变有很大的影响，这一影响主要通过合

7、金元素在α-Fe和γ—Fe中的固溶度以及对γ—Fe存在温度区间的影响表现出来。而这两者又取决于合金元素与铁所构成的二元合金状态图。为此可以将合金元素分为两大类型。1．无限扩大γ区型•合金元素使区扩展，与γ—Fe形成无限固溶体，与α-Fe形成有限固溶体。它们均使A3点降低，A4点升高。这类元素有Mn、Ni、Co等。2．有限扩大γ区型•合金元素使A3点降低，A4点升高，与α—Fe和γ—Fe均形成有限固溶体，这类元素有C、N、Cu、Zn、Au等。3．封闭γ区，无限扩大α区型•合金元素使A3点上升，A4点下降，以至达

8、到某一含量时，A3点与A4点重合，区被封闭，超过此含量，合金不再有α/γ相变，与α-Fe形成无限固溶体。这类合金元素有：Si、Cr、W、Mo、P、V、Ti、Al、Be等。但应指出，含Cr量小于7％时，A3点下降；含Cr量大于7％时，A3点才上升。4．缩小γ区，但不使γ区封闭型•合金元素使A3点上升，A4点下降，使γ区缩小但不封闭。这类元素有B、Nb、Ta、Zr等。•应当指出:•在上述各