吉林大学工程材料课件――第六章 合金钢.ppt

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1、第六章合金钢第一节概述合金钢：为提高钢的机械性能、工艺性能或物化性能，在冶炼时有意往钢中加入一些合金元素（Me）而形成新的合金，这种合金称为合金钢。合金钢的选用是由对一些构件的要求而定的。碳钢：价格低，便于获得，可在一定范围满足产品要求。但它淬透性差，回火抗力（稳定性）差（T↑，HRC↓很快）另外：碳钢不能满足特殊性能要求。如：低温、高温、腐蚀性环境下工作的产品高交变应力下工件的机器零件高磁性（变压器）无磁性（仪表）等产品它们都要采用合金钢制造。2、形成合金渗碳体或合金碳化物碳化物形成元素：凡能与碳化合的元素都称为碳化物形成元素。

2、如：Mn、Cr、W、Mo、V、Nb、Zr、Ti与碳的亲和力依次增强。常用的合金元素有：铬(Cr)、镍(Ni)、锰(Mn)、硅(Si)、钨(W)、钼(Mo)、钒(V)、钛(Ti)、钴(Co)、铝(Al)、铜(Cu)、铌(Nb)、锆(Zr)、硼(B)、稀土（Re）等。一、合金元素的存在形式1、形成固溶体－合金铁素体。非碳化物形成元素：不能和碳化合的元素称为非碳化物形成元素，如：Ni、Si、Al、Co、Cu、等。一种是形成新类型的特殊碳化物:（如NbC、ZrC、TiC等）产生固溶强化:合金元素溶于铁素体时引起晶格畸变，合金元素含量越多，

3、铁素体晶格畸变越严重，其硬度、强度越高。溶解于F形成合金铁素体溶解于Fe3C形成合金渗碳体(Fe,Me)3C二、合金元素的主要作用（一）合金元素对钢中基本相的影响合金元素在钢中可以两种形式存在一种是溶解于碳钢中原有的相中产生弥散强化作用：当合金元素与碳化合形成特殊碳化物，它们的结构简单、熔点高、硬度高、稳定性高，以细小的质点分布在固溶体基体上，其强度得以提高。（二）合金元素对Fe—Fe3C相图的影响1、γ区的变化：扩大γ区元素：Mn、Ni、Cu、Co、C和N元素。缩小γ区元素：Cr、V、Mo、W、Ti。缩小γ区的元素，能使A3和A

4、1点升高。当A3、Al点趋近重合时，γ区消失，从而使合金在高温、室温都为稳定的铁素体组织，得到单相铁素体钢。合金元素对共析温度A1的影响2、临界点改变扩大γ区的元素，能使A3和A1点降低。当A3和A1点降低到室温以下时，从而使合金在高温、室温都为稳定的奥氏体组织，得到单相奥氏体钢。2、S点左移：碳素钢S点的含碳量为0.77％。由于合金元素的影响合金钢S点左移，故S点含碳量小于0.77％。如4Cr13含碳量为0.4％，当加入铬其含量达到13％时，其S点降低到0.3％C，而成为过共析钢。3、E点左移：碳素钢E点碳含量为2.11％。由于

5、合金元素作用，合金钢E点的含碳量小于2.11％，如W18Cr4V高速钢含碳０.７－０.８％，但由于W、V、Cr使E点左移（低于０.７％C），使合金钢中可出现共晶莱氏体组织。合金元素对共析点含碳量的影响（2）热处理时对奥氏体的晶粒大小的影响强烈阻止晶粒长大的元素：V，Ti，Nb，Zr,Al中等影响的元素：W，Mo，Cr影响不大的元素：Si，Ni，Cu促进晶粒长大的元素：C，Mn，P（三）对热处理过程的影响合金元素对奥氏体的形成、过冷奥氏体的分解、淬火马氏体回火转变三个基本相变过程都有影响。1、合金元素对加热时奥氏体形成过程的影响：（

6、1）改变奥氏体形成的速度加速奥氏体形成速度：非碳化物形成元素Co、Ni等减慢奥氏体形成速度：强碳化物形成元素Cr、Mo、W、V等，不影响奥氏体形成速度：Al，Si，Mn等。2．合金元素对过冷奥氏体分解过程的影响（1）、对钢的C-曲线的影响几乎所有溶入A的合金元素（除Co外）都使C曲线向右移动，即减慢珠光体类型转变产物的形成速度。提高钢的淬透性。非碳化物形成元素，只使C曲线右移，但不改变C曲线的形状，如图中(b)所示。碳化物形成元素，不仅使C曲线右移，而且还改变C曲线的形状，如图中(c)所示。结果都是提高了钢的淬透性。钢中最常采用的

7、提高淬透性的元素有：Cr、Mn、Si、Ni、B前四种元素，可以相当大量地溶入钢中；硼的加入量很小(0.008—0.0025％)。合金元素对1.0％C碳钢的Ms点的影响合金元素对1.0％C碳钢1150℃淬火后残余奥氏体量的影响（2）合金元素对马氏体转变温度的影响除Co、Al以外，所有的合金元素都使马氏体转变温度下降。因此在相同的含碳量下，合金钢中残余奥氏体比碳钢中的多.3.合金元素对回火过程的影响（1）提高了钢的回火稳定性许多合金元素都可使回火过程中各个转变的速度大大减慢，并将其推向更高温度。回火稳定性：钢对于回火时发生软化过程的抵

8、抗能力。合金钢与相同碳量的碳钢相比，在相同的回火温度下具有更高硬度。右图表示在0.35％C碳钢中加入不同量的钼，经淬火后回火时的转化情况。可以明显看出，合金钢的软化速度比碳钢低的多。提高钢的回火稳定性的作用较强的合金元素有：V，Si，Mo，W，Cr