资源描述：
《金属材料学钢的合金化原理课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第一章钢的合金化原理主要内容钢中的合金元素合金钢中的相组成（重点）合金元素对相变的影响（重点）合金元素对钢的强韧性和工艺性能的影响§1.1钢中的合金元素一.几个概念1.合金元素特别添加到钢中为了保证获得所要求的组织结构从而得到一定的物理、化学或机械性能的化学元素。（常用M来表示）如：B,C,N;Al,Si,P,S;Ti,V,Cr,Mn,Co,Ni,Cu;Y,Zr,Nb,Mo;W,Ta,La系。2.杂质元素由冶炼时所用原材料以及冶炼方法和工艺操作等所带入钢中的化学元素。常存杂质冶炼残余，由脱氧剂带入。Mn、Si、Al；S、P难清除。隐存杂质偶存杂质生产过程
2、中形成，微量元素O、H、N等。与炼钢时的矿石、废钢有关，如Cu、Sn、Pb、Cr等。注意:同一元素既可能作为合金元素又可能杂质，若属于前者，则决定钢的组织与性能；若属于后者，则影响钢的质量。如：当H，S，P等元素在钢中一般都为杂质元素，但当其作为合金元素时：H—储氢合金；S—易切削钢；P—耐磨钢。热脆性——S——FeS(低熔点989℃)；？冷脆性——P——Fe3P（硬脆）；？氢脆——H——白点。3.合金钢在化学成分上特别添加合金元素用以保证一定的生产和加工工艺以及所要求的组织与性能的铁基合金。M<5％时，称为低合金钢；M5~10％，称为中合金钢；M>10
3、％,称为高合金钢；不过这种划分并没有严格的规定。4.微合金元素与微合金化钢微合金元素有些合金元素如V，Nb，Ti,和B等，当其含量只在0.1%左右（如B0.001%，V0.2%）时，会显著地影响钢的组织与性能，将这种化学元素称为微合金元素。微合金钢二.M分类及Fe-M的类型1.合金元素M的分类铁族金属——Co,Ni,Mn。难熔金属——W,Mo,Nb,V,Cr.轻金属——Ti,Al,Mg,Li稀土金属——La，Ce和Nd等贵金属元素——Au,Ag按M与C的亲和力的大小分为：碳化物形成元素：Ti,Zr,V,Nb,Cr,Mo,W,Mn非碳化物形成元素：Cu,N
4、i,Co,Si,Al2.Fe-M二元相图的类型同素异型转变A3（910℃）A4（1390℃）α-Fe←----→γ–Fe←----→δ-Fe奥氏体形成元素：在γ-Fe中有较大的溶解度,且能稳定γ相；如Mn,Ni,Co,C,N,Cu；铁素体形成元素：在α-Fe中有较大的溶解度，且能稳定α相。如：V，Nb,Ti等。按照M对Fe-M影响:扩大γ相区使A3降低，A4升高。一般为奥氏体形成元素。缩小γ相区：使A3升高，A4降低。一般为铁素体形成元素。扩大γ相区分为两类：1）开启γ相区Mn,Ni,Co与γ-Fe无限互溶.Fe-Ni合金开启γ相区示意图2）扩大γ相区有
5、C，N，Cu等。如Fe-C相图，形成的扩大的γ相区，构成了钢的热处理的基础。扩大γ相区示意图Fe-C相图缩小γ相区：也分为两类:1）封闭γ相区使相图中γ区缩小到一个很小的面积形成γ圈,其结果使δ相区与α相区连成一片。如V,Cr,Si,A1,Ti,Mo,W,P,Sn,As,Sb。封闭γ相区示意图2）缩小γ相区：Zr,Nb,Ta,B,S,Ce等。3.生产中的意义可以利用M扩大和缩小γ相区作用，获得单相组织，具有特殊性能，在耐蚀钢和耐热钢中应用广泛。合金元素对相图的影响，可以预测合金钢的组织与性能。三.M对Fe-C相图的影响1.改变了奥氏体区的位置锰含量及钼含
6、量对铁碳相图奥氏体区的影响2.改变了共晶温度扩大γ相区的元素使A1，A3下降；缩小γ相区的元素使A1，A3升高。当Mo>8.2%,W>12%,Ti>1.0%,V>4.5%,Si>8.5%，γ相区消失。3.改变了共析含碳量所有合金元素均使S点左移。提问：对组织与性能有何影响呢？四、Me在钢中的存在形式1、退火、正火态非K形成元素基本上固溶于基体中，而K形成元素视C和本身量多少而定。优先形成K，余量溶入基体。2、淬火态Me分布与淬火工艺有关。溶入A体的元素淬火后存在于M、B中或AR中；未溶者仍在K中。3、回火态低回:Me不重新分布；>400℃，Me开始重新分
7、布。非K形成元素仍在基体中，K形成元素逐步进入析出的K中，其程度决定于回火温度和时间。（一）Me在不同状态下的分布（二）Me的偏聚（segregation）Me偏聚→缺陷处C’>基体平均C这种现象也称为吸附现象。偏聚现象对钢的组织和性能产生了较大影响，如晶界扩散、晶界断裂、晶界腐蚀、相变形核等都与此有关.Me+⊥：溶质原子在刃型位错处吸附，形成柯氏气团；Me+≡：溶质原子在层错处吸附形成铃木气团；Me+◎：溶质原子在螺位错吸附形成Snoek气团.偏聚机理溶质原子在缺陷处偏聚，使系统自由能↓，符合自然界最小自由能原理。结构学：缺陷处原子排列疏松，不规则，溶
8、质原子容易存在；能量学：原子在缺陷处偏聚，使系统自由能↓，符合自然界最小自由能原
