第一章钢的合金化基础ppt课件.ppt

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1、第一章钢的合金化基础主讲：黄丽红主要内容0.前言1.钢中合金元素及其分类依据2.合金元素对钢的作用3.钢的强化机制4.改善钢塑性和韧性的途径5.合金元素对钢相变的影响6.钢的冶金质量0前言合金化：加入适当元素改变金属性能的方法。合金元素、合金钢（主要元素：Cr、Ni、Mo、W、V常存元素：Mn、Si……）注意：合金元素不一定直接影响钢性能，大部分是由于影响相变过程。低合金钢合金元素总量5%中合金钢合金元素总量5~10%高合金钢合金元素总量10%（1）杂质元素（impurity-element）常存杂质冶炼残余，

2、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。1.钢中合金元素及其分类依据热脆性——S——FeS(低熔点989℃)；？冷脆性——P——Fe3P（硬脆）；？氢脆——H——白点。（2）合金元素（alloying-element）为合金化目的加入，其加入量有一定范围的元素称为合金元素。钢中常用合金元素：Si、Mn、Cr、Ni、W、Mo、V、Ti等。1.钢中合金元素及其分类依据一、合金元素在钢中的分布第二周期：B、C

3、、N；第三周期：Al、Si第四周期：Ti、V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu、第五周期：Zr、Nb、Mo第六周期：W第七周期：稀土元素、TaS、P一般为杂质元素1.钢中合金元素及其分类依据一、合金元素在钢中的分布合金元素的存在形式（溶于钢中或形成新相），主要包括：溶于铁素体、奥氏体或马氏体中，形成固溶体；—溶入基体形成强化相；(形成碳化物或金属间化合物)-强化相形成非金属夹杂物；（氧化物、氮化物或硫化物等）—第二相以游离状态存在。—单质取决于种类特点、含量、冶炼方法及热处理工艺等合金元素在钢中的存在形式固溶体化合物游

4、离态固溶体碳化物金属间化合物非金属夹杂物合金渗碳体特殊碳化物合金元素在钢中的存在形式例：形成合金F合金元素溶入F后，由于原子半径和晶格类形的差异，必然引起Ｆ晶格畸变，产生固溶强化，使Ｆ的强度、硬度↑，而塑、韧性略有下降。P、Si、Mn、Ni是显著的强化Ｆ元素。固溶体固溶于F、A、M中Ni、Si、Co、Mn、Cr、Mo、W它是合金元素溶入渗碳体中并置换部分铁原子而形成的碳化物。(Fe,Me)3CMe代表Mn、Cr等合金元素。合金渗碳体比一般渗碳体稳定，硬度高，所以可以提高耐磨性。合金渗碳体如（Fe,Mn)3C、（Fe

5、,Cr)3C、（Fe,Mo)3C、（Fe,W)3C、等由中强或强碳化物形成元素形成的碳化物。其共同特点是：熔点高、硬度高、稳定性高、很难溶入Ａ中。特殊碳化物VC、TiC、NbC、ZrC、WC、MoC、W2C、Mo2C、Cr23C6、Cr3C7、Fe3Mo3C、Fe3W3C、金属间化合物FeS、FeCr、Ni3Al、Ni3Ti、Fe2W非金属夹杂物Al2O3、AlN、SiO2、TiO2、MnS游离态如Pb、Cu等*合金元素改善钢的热处理工艺性能除Mn，（P）外，所有合金元素都阻碍钢在加热时A晶粒的长大，尤其是Ti、V

6、、Nb、Zr、Al等，可形成C、N化物，阻碍晶界迁移，细化晶粒。P21《王晓敏工程材料学》1.细化奥氏体晶粒除Co外，固溶于A中的合金元素总是不同程度的增加Ａ稳定性，延缓Ａ的转变，使C曲线右移，淬透性提高。合金钢可选择油淬，高合金钢甚至空冷即可获得M组织。Cr、Mn、Mo、Si、Ni、B2.提高淬透性除Co、Al外，所有合金元素降低Ms、Mf增加残余奥氏体含量，按作用由强到弱：Mn、Cr、Ni、Mo、W、Si2.提高淬透性3.提高回火抗力，产生二次硬化，防止第二类回火脆性回火抗力是指淬火钢在回火过程中抵抗硬度下降的

7、能力，又称回火稳定性。合金元素固溶于淬火M中可减慢碳的扩散，阻碍碳化物从过饱和固溶体中析出，推迟M的分解，延缓硬度下降，因此，合金钢具有较高的回火抗力。在相同回火温度下，含碳量相同的合金钢的硬度较碳钢高。在要求相同硬度条件下，合金钢的回火温度高，塑韧性好。1.钢中合金元素及其分类依据二、合金元素的分类1、与铁的相互作用（1）奥氏体（austenite）形成元素：C、N、Mn、Cu、Ni、Co、W等，(优先分布于奥氏体中)奥氏体形成能力=Ni%+30C%+30N%+0.5Mn%+0.25Cu%（2）铁素体（ferri

8、te）形成元素：Cr、V、Si、Al、Ti、Mo、W等，(优先分布于铁素体中)1.钢中合金元素及其分类依据二、合金元素的分类2、与碳的相互作用（1）非碳化物形成元素：Al、Si、Cu、Ni、P等，(易溶于奥氏体或铁素体中或形成夹杂)（2）碳化物形成元素：Cr、V、Ti、Mo、Zr、Nb等，(形成碳化物或溶于固溶体中)1.钢中合金元素及其分类依据二、合金元素的