第一章 合金化原理ppt课件.ppt

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1、第一章钢的合金化原理碳钢概述第一节钢中的合金元素第二节合金元素与铁和碳的相互作用第三节合金钢中的相组成第四节钢的强韧化机制第五节合金元素在晶界的偏聚第六节钢中微量合金元素的作用第七节钢的分类和编号方法本章的重点及基本要求1.掌握钢的分类、牌号2.了解碳钢中的常存元素及其影响，重点掌握碳钢的分类与应用3.要求全面掌握合金元素对钢的组织及性能的影响规律，掌握合金元素的加入对钢的强化机制。难点是合金元素对钢中基本合金相结构的影响碳钢概述现代钢铁生产流程是将铁矿石在高炉中冶炼成生铁，将铁水注入转炉或电炉冶炼成钢，再将钢水铸成连铸坯或钢锭，经轧制等塑性变形

2、方法加工成各种用途的钢材。碳钢概述碳钢概述冶炼原料原料是高炉冶炼的物质基础，精料是高炉操作稳定进行，获得高产、优质、低耗及长寿的基本保证。高炉冶炼用的原料主要有铁矿石(天然富矿和人造富矿)、燃料(焦炭与喷吹燃料)、熔剂(石灰石和白云石等)。炼铁工艺高炉炼铁是以焦炭为能源基础的传统炼铁方法。高炉炼铁的本质是铁的还原过程，即焦炭做燃料和还原剂，在高温下将铁矿石或含铁原料的铁，从氧化物或矿物状态还原为液态生铁。碳钢概述炼钢钢与生铁都是以铁元素为主，并含有少量碳、硅、锰、磷、硫等元素的铁碳合金，二者差别就是C元素的含量。炼钢的主要任务包括以下几项：(1)

3、脱碳；(2)脱磷；(3)脱硫；(4)脱氧；(5)脱氮、氢等；(6)去除非金属夹杂物；(7)合金化；(8)升温；(9)凝固成型。炼钢工艺主要包括：(1)铁水预处理；(2)转炉或电弧炉炼钢；(3)炉外精炼(二次精炼)；(4)连铸。炼钢过程是个氧化过程，其去除杂质的主要手段是向熔池吹入氧气并加入造渣剂形成熔渣出来。脱碳反应是炼钢过程的主要手段，硅、锰、磷、硫等元素也通过氧化反应去除。炼钢的原料有生铁、废钢、熔剂(石灰石等)、脱氧剂(硅铁、锰铁、铝等)、合金料等。碳钢概述一、钢中的Me1、合金钢碳钢——冶炼方便，容易塑性加工，价格低廉，经热处理后——性能

4、改善，使用量占钢产量的80～90%——但在耐腐蚀、耐热、耐磨等方面不足，高强度、大截面机械零件无法满足要求，需加入合金元素改善性能。合金钢——为提高钢的某些性能，而加入适量合金元素的钢；有二层含义：为提高某些性能；有意识、有目的加入。第一节钢中的合金元素2、杂质（残留）元素（impurity-element）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。第一节钢中的合金元素相同成分碳钢—我国主要含Si、Mn、S、P；国外钢

5、除上述元素外，还含Cr、Ni、Cu等残留元素；国外钢大量使用Cr、Ni,且炼钢中废钢比例较大；残留元素对钢的影响有益作用：提高淬透性(Cr、Ni)；固溶强化(Cr、Mn)；不利影响：大多数情况下不利；如Cr、Ni、Cu对焊接性、冷变形性能不利；所以，对优质钢材规定了残留元素最高含量.第一节钢中的合金元素3、钢中常用合金元素：合金元素－提高性能、有意识、有目的加入Si、Mn、Cr、Ni、W、Mo、V、Ti、Nb、Al、Cu、Co、N、B、稀土元素。—欧美国家：用Ni较多；—前苏联：用Cr较多；－我国：用Mn、W较多，而Cr、Ni较少，现在情况有所改

6、变。分类：低合金钢≤5%Me；中合金钢5～10%Me；高合金钢＞10%Me，但没有严格的界限。第一节钢中的合金元素一、合金元素在钢中的存在形式概括起来有四种存在形式:(1)形成固溶体：固溶于钢中的F、A、M；可以是置换型,间隙型；可有限互溶、无限互溶；(2)与钢中的碳形成碳化物或金属间化合物：－渗碳体Fe－C化合物；Me与Fe－C形成＝合金渗碳体；－Me－Fe形成金属间化合物；碳化物、金属间化合物＝强化相；第二节合金元素与铁和碳的相互作用(3)形成非金属夹杂物Me～O、N、S形成氧化物、氮化物、硫化物;还可形成硅酸盐；统称―非金属夹杂物.(4)以

7、自由状态存在Pb、Cu、Be(铍)等不溶于Fe、或溶解度极低,也不与C形成C化物，而以游离状态存在于钢中,C可以石墨态的形式存在.－其中(1)(2)是Me的主要存在方式。第二节合金元素与铁和碳的相互作用二、合金元素的分类1、与铁相互作用：奥氏体形成元素：Mn、Ni、C、N、Cu、Co等;铁素体形成元素：Cr、Mo、W、V、Ti、Si、Al等2、与碳作用：碳化物形成元素：Cr、Mo、W、V、Ti、Nb等;非碳化物形成元素：Ni、Si、Al、Cu、P等.3、奥氏体层错能提高奥氏体层错能－Ni、Cu、C;降低A层错能－Mn、Cr等第二节合金元素与铁和碳

8、的相互作用三、合金元素与铁的相互作用1、γ相稳定化元素－即奥氏体形成元素(1)能无限扩大γ相区的元素(见图1.1)―Ni、Mn、Co等.