武汉理工工程材料9第二章2.5.ppt

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1、2.5钢的合金化碳钢：优点是价格低，但力学性能低，淬透性低，回火抗力差，耐高温、耐低温、耐腐蚀等性能差。合金钢：在碳钢中加入某些合金元素。合金元素加入钢中，与Fe形成固溶体，或与C形成合金碳化物，少量存在夹杂物中。高合金钢中还可能形成金属间化合物。合金元素对钢组织和性能的影响合金元素与铁和碳的相互作用合金元素对Fe-Fe3C相图的影响合金元素对钢热处理的影响1、溶于铁中与铁形成固溶体(合金F或合金A）2、与碳作用形成合金碳化物(Fe,Cr)3C或单独形成碳化物，如TiC、VC2.5.1合金元素与铁、碳的作用碳钢中三个

2、基本的相：F、A、渗碳体。合金元素溶入钢中，一部分形成合金F，一部分形成合金A，一部分形成合金碳化物。当含量较高时还可以形成新的碳化物。按其对-Fe或-Fe的作用，合金元素分类：扩大相区的元素称为奥氏体稳定化元素,作用：使A3点温度下降,A4点温度上升，从而扩大相的存在范围。完全扩大相区元素：主要有Mn、Ni等，可使A3点降至室温以下，使相完全消失。部分扩大相区元素：主要有C、N、Cu等，虽然扩大相区，但不能扩大到室温。几乎所有的合金元素（除Pb外)都可溶于铁中形成合金F或合金A。合金元素与铁的作用

3、缩小相区的元素称为铁素体稳定化元素,作用:使A3点温度上升，A4点温度下降，从而缩小相的存在范围，使相稳定区域扩大。完全封闭相区元素：主要有Cr、Mo、W、V、Ti、Si等，超过一定含量，使相区封闭。部分缩小相区元素：主要是B、Nb、Zr等，使相区存在范围缩小，但不能使相区封闭。特例：Cr在含量不同时所起的作用也不同。当Cr含量小于7%时，使A3下降，大于7%后使A3迅速上升。合金元素与碳的作用按其与碳亲和力的大小，合金元素分为碳化物形成元素和非碳化物形成元素。非碳化物形成元素有：Ni、Co、Cu、S

4、i、N、B等，不与碳形成化合物，基本上都溶入F或A，起着固溶强化作用。少数在高合金钢中形成金属间化合物。与碳作用形成碳化物Fe、Mn、Cr、Mo、W、V、Ti、Nb、Zr弱强弱碳化物元素:Fe、Mn。中强碳化物元素:Cr、Mo、W。强碳化物元素:V、Ti、Nb、Zr。Ti、Nb、V为强碳化物形成元素，碳化物的稳定性、熔点、硬度、耐磨性都很高，如TiC、VC等。W、Mo、Cr为中强碳化物形成元素，碳化物的稳定性、熔点、硬度、耐磨性较高，如W2C等。Mn、Fe为弱碳化物形成元素，碳化物的稳定性、熔点、硬度、耐磨性较低，如

5、Fe3C等。合金碳化物熔点、硬度、耐磨性高；稳定性也高。合金碳化物类型很多，性能特点为：2.5.2合金元素对Fe-Fe3C相图的影响扩大奥氏体区缩小奥氏体区改变共晶点和共析点参数对奥氏体、铁素体存在范围的影响扩大相区的元素均扩大Fe-Fe3C相图中奥氏体的存在区域，Ni、Mn、Co、C、N、Cu等是扩大奥氏体相区的元素，使A1、A3线下降，A4线上升。其中完全扩大相区元素，Mn、Ni可使钢在室温下得到单相A。当Mn13%或Ni9%时，S点降到0℃以下，室温下可得到单相奥氏体组织，称为奥氏体钢。如1Cr18Ni

6、9为A不锈钢。对奥氏体、铁素体存在范围的影响缩小相区的元素均缩小Fe-Fe3C相图中奥氏体的存在区域，Cr、Mo、Si、Ti、W、Al等是缩小奥氏体相区的元素，使A1、A3线上升，A4线下降。其中完全封闭相区元素，如Cr、Ti等，当含量超过一定值时，可使钢在包括室温在内的广大温度范围内得到单相F。当Cr13%时，奥氏体相区消失，室温下得到单相铁素体组织，称为铁素体钢。如1Cr17Ti为铁素体不锈钢。对相图临界点的影响作用一：几乎所有合金元素使S点和E点的成分向左移，使两个点的含碳量下降，使合金钢平衡组织不能完全

7、用相图分析。如：使碳含量较低的热模具钢3Cr2W8V出现过共析组织，使碳含量仅0.7~0.8%的W18Cr4V出现莱氏体组织。作用二：使A1线的温度变化。扩大相区的元素使A1线下降，缩小相区的元素使A1线上升，并使共析反应在一个温度范围内进行。合金元素对S点成分的影响合金元素对A1线的影响缩小相区扩大相区2.5.3合金元素对钢热处理的影响加热时对奥氏体形成的影响冷却时对过冷奥氏体分解转变的影响对回火转变的影响合金元素对加热时组织转变的影响合金元素对A形成速度的影响——影响碳的扩散碳化物形成元素能阻碍C的扩散，

8、强烈推迟奥氏体的形核(Cr、Mo、W、V等)。非碳化物形成元素能增加C的扩散，有利于奥氏体的形核(Ni、Co等)。Al、Si、Mn等对A形成速度影响不大。合金元素对A晶粒大小的影响——影响晶界迁移强碳化物形成元素能强烈阻止奥氏体晶粒长大(Ti、V、Zr、Nb等)。非碳化物形成元素轻微阻止奥氏体晶粒长大或者影响不大(Si、Ni、Cu等)。弱碳化物