金属材料合金化原

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1、奥氏体的形核奥氏体的长大渗碳体的溶解奥氏体成分均匀化Chapter1金属材料的合金化原理1.3合金元素对钢的组织转变的影响1.3.1AE对钢加热时奥氏体形成过程的影响1.AE对奥氏体形成速度的影响非碳化物形成元素Co和Ni等提高碳在奥氏体中的扩散速度Si、Al、Mn对奥氏体的形成速度影响不大。强碳化物形成元素Cr、Mo、W、V等与碳的亲和力较大，减慢了奥氏体的形成速度。1.2钢的合金化原理Chapter1金属材料的合金化原理碳化物的分解稳定性高的碳化物，难溶入奥氏体中。奥氏体的成分均匀化奥氏体均匀，碳和合金元素均需扩散。图1-10碳化物和氮化物在奥氏体

2、中溶解度与温度的关系Chapter1金属材料的合金化原理1.2钢的合金化原理42.AE对奥氏体晶粒长大倾向的影响Chapter1金属材料的合金化原理①碳化物在高温下越稳定，越不易溶入奥氏体中，能阻碍晶界长大，显著细化晶粒。②C、N、B、P等元素促进奥氏体晶粒的长大。晶界偏聚和降低晶界铁原子间的结合力。③Mn在低碳钢中可以细化珠光体组织，也可以细化奥氏体晶粒。在中碳以上钢中，Mn加强了碳促进奥氏体晶粒长大的作用。Cr对奥氏体晶粒有细化作用。5④Al和Si含量极少时，仅以高熔点AlN、Al2O3的非金属夹杂物形式存在，可以阻止奥氏体晶粒粗化，如下图所示。但

3、当含量足够高，作为合金元素溶入固溶体时，可以使钢在高温时也为α相，促进α相的晶粒粗化。⑤Ni、Cu、Co等非碳化物形成元素，对奥氏体晶粒的长大影响不大。Chapter1金属材料的合金化原理标准晶粒度等级示意图1—4级为本质粗晶粒钢5—8级为本质细晶粒钢Chapter1金属材料的合金化原理7总之合金元素对奥氏体晶粒长大主要从三个方面起作用：第一，当合金元素形成未溶、处于晶界上高度弥散的质点，对奥氏体晶粒的粗化起到阻碍作用。第二，合金元素溶入奥氏体中时，可以改变奥氏体的晶界能，因而会改变奥氏体的长大倾向。第三，合金元素溶入奥氏体中可以改变原子间的结合强

4、度，引起激活能和铁自扩散系数的变化，从而影响奥氏体晶粒的长大。因此，应从以上三个方面综合考虑。Chapter1金属材料的合金化原理81.3.2AE对钢的过冷奥氏体分解转变的影响Chapter1金属材料的合金化原理Chapter1金属材料的合金化原理强K形成元素中、弱K形成元素Co非K形成元素91.AE对过冷奥氏体稳定性的影响（C曲线）非碳化物形成元素（Ni、Al、Si、Cu、Co），C曲线仍保持与碳钢相同的形式，只是位置有所改变。Ni、Si、Cu使转变孕育期变长，即C曲线右移。Al、Co则相反，使C曲线左移。碳化物形成元素（Cr、M、W、V）等，不仅使

5、C曲线的位置移动，而且也使C曲线的形状改变，出现两个鼻温，甚至使珠光体区域和贝氏体区域完全分开，出现一个过冷奥氏体极端稳定的区间。对高温转变（珠光体转变）的影响；对中温转变（贝氏体转变）的影响；对低温转变（马氏体转变）的影响。Chapter1金属材料的合金化原理102.AE对高温转变（珠光体转变）的影响（1）合金元素对珠光体转变的综合作用强碳化物Ti、Nb、V推迟碳化物的形核和长大。中强碳化物形成元素W、Mo、Cr推迟碳化物形核和长大，还通过增加固溶体原子间结合力、降低铁原子的自扩散而减慢γ→α转变。弱碳化物形成元素Mn推迟珠光体转变时合金渗碳体的形核

6、和长大，同时Mn又是扩大γ相区的元素，起稳定奥氏体并强烈推迟γ→α转变的作用。Chapter1金属材料的合金化原理非碳化物形成元素Ni、CoNi是开启γ相区并稳定奥氏体的元素，增加α相的形核功，降低转变温度。Co由于促进铁的扩散，因而增加α相长大速度。(2)AE对珠光体转变(淬透性)的影响除Co外，几乎所有的合金元素使C曲线右移（即增大过冷奥氏体的稳定性，推迟珠光体型的转变）。C曲线右移的结果，降低了钢的临界冷却速度，提高了钢的淬透性。合金元素对淬透性影响的大小取决于该元素的作用强度及其可能的溶解量。1.2钢的合金化原理Chapter1金属材料的合金化

7、原理碳、锰、镍、铬、钼、钒、钛等元素都降低BS点，使得在贝氏体和珠光体转变温度之间出现过冷奥氏体的中温稳定区，形成两个转变的C曲线。1.2钢的合金化原理Chapter1金属材料的合金化原理合金元素还改变贝氏体转变动力学过程，增长转变孕育期，减慢长大速度。碳、硅、锰、镍、铬的作用较强钨、钼、钒、钛的作用较小3.对中温转变（贝氏体转变）的影响合金元素的作用表现在对马氏体点Ms~Mf温度的影响，并影响钢中残留奥氏体含量及马氏体的精细结构。除Co、Al以外，绝大多数合金元素都使Ms和Mf下降1.2钢的合金化原理Chapter1金属材料的合金化原理4.对低温

8、转变（马氏体转变）的影响合金钢中高的残余奥氏体含量对钢的性能产生很大影响—残余奥氏体量过高（有