金属材料学复习资料

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1、第三章合金元素：合金元素是指为了保证获得所要求的组织、结构，物理-化学性能和力学性能，而特别添加到钢中的化学元素。杂质：冶炼时由原料以及冶炼方法和工艺操作等带入钢中的化学元素，称为杂质。合金钢:为了保证一定的生产和加工工艺以及所要求的组织与性能，在化学成分上特别添加合金元素的铁基合金。奥氏体相稳定化元素：使A3降低，A4升高，在较宽的成分范围内，促使奥氏体形成，即扩大了奥氏体相区。（1）开启γ相区用Ni和Mn合金化的重要钢种属于这一类。如果加入足够量的Ni或Mn，可完全使体心立方的a相从相图上消失，g相保持至室温。所以Ni和Mn可使铁的g®a转变抑制到较低温度，即A1和A3点降低，故由g区

2、淬火到室温较易获得亚稳的奥氏体组织，它们是不锈钢中常用作获得奥氏体的元素。（2）扩大γ相区虽然g相区也随合金元素的加入而扩大，但由于固溶度不大，不能使之完全开启。这类元素称为扩展g相区的元素。C和N是这种类型的最重要元素。Cu、Zn和Au具有相同的影响。g区借助C及N而扩展，当C含量达到2.0%，可以获得均匀化的固溶体(奥氏体)，它构成了钢的整个热处理的基础。α相稳定化元素（1）封闭γ相区许多元素限制g-Fe的形成，使相图中g相区缩小到一个很小的面积，形成了相圈(图3-lc)。这意味着这些元素促进了体心立方铁(铁素体)的形成，其结果使a相与d相区连成一片。在生成a相的区域内合金不能用正常热

3、处理制度(即通过g/a转变区冷却进行热处理)。Si、Al和强碳化物形成元素Ti、V、Mo、W，Cr均属于这一类元素。（2）缩小g相区　如图3-ld所示。这类合金元素虽然也使g相区缩小，但由于固溶度小，不能使之完全封闭，故称为缩小g相区元素。B是这一类型中最有影响的元素，还有碳化物形成元素Zr、Nb、Ta均使g相区显著缩小。改变奥氏体相区的位置Fe-C相图中的奥氏体区即NJESC区。合金元素以下列两种方式对奥氏体区(图3-2a和b)发生影响。Ni、Co、Mn以及其它扩大g相区的元素，均使S点左移，而GS线下沉。Cr、W、Mo、V、Ti、Si以及其它缩小g相区的元素，均使三元系中的g相逐渐呈楔

4、形，如图3-2b所示。由图可知，大多数元素均使ES线左移，E点左移，这就意味着钢中含碳量不到2%就会出现共晶莱氏体(例如高速钢和高碳高铬模具钢的铸态组织中就可能出现合金莱氏体)。改变了共析温度共析反应涉及a--g同素异晶转变和碳化物的析出或溶解。由于合金元素的存在，提高或降低A3，改变了GS线的斜度，例如Mn、Ni降低A3使GS线斜度变得比较平稳，S点左移，A1温度降低。而Cr、Mo、W、V、Si等提高A3，使GS斜度增大，也使S点左移，而A1却升高。因此，合金元素对共析温度的影响，多半与对铁的同素异晶转变温度的影响相一致，即降低A3的元素也降低A1，反之亦然。Ni、Co、Mn、Cr与V与

5、铁形成无限固溶体。其中Ni、Co和Mn形成以g-Fe为基的无限固溶体，而Cr和V则形成以a-Fe为基的无限固溶体15碳化物、氮化物以及碳、氮化合物是钢中的基本强化相。过渡族金属按其与C和N的亲和力，碳化物和氮化物的强度和稳定性可以按如下顺序排列：Hf、Zr、Ti、Ta、Nb、V、W、Mo、Cr、Mn、Fe(Co、Ni)。金属间化合物：在合金钢中，金属元素之间形成的化合物称之为金属间化合物。非金属相：铁及合金元素生成的氧化物、硫化物、硅酸盐等一般都不具有金属性，或者金属性极弱。正常金属生成的碳化物、氮化物也不具有金属性。AlN也是一种非金属夹杂物，呈密排六方点阵，不属于间隙相，熔点为1870

6、°C，在钢中有高的稳定性，只有在1100°C以上才大量溶于基体，在较低温度下又重新析出。有时利用AlN的弥散析出以改善钢的性能，此时AlN不应当看做是非金属夹杂物。合金元素对奥氏体形成的影响加热时奥氏体的形成可以按两种相变机制进行，即晶体学无序机制和有序机制，或称无扩散和扩散机制。当按无序机制形成奥氏体g时，a®g转变伴随着重结晶，即g相新晶粒的形成相对于原始的a相来说，改变了大小和取向，晶型转变通过扩散完成。当按有序机制过渡为奥氏体时，不伴随着重结晶，只发生切变式的晶型转变，并促进了一次再结晶(晶体的形成与生长)的发生，重结晶要在较高的温度下进行。组织遗传性:是指对粗晶有序组织加热温度高

7、于Ac3，可能导致形成的奥氏体晶粒与钢的原始晶粒具有相同的形状、大小和取向。合金元素对过冷奥氏体稳定性的影响主要表现在合金元素对C曲线的影响，一般分为两种类型：非碳化物形成元素Ni、Al、Si、Cu和Co属于第一种类型。钢中加入这些元素以后，C曲线仍然保持与碳钢相同的形式，只是位置有所改变。Ni、Si、Cu等使转变孕育期延长，即使C曲线右移；Al、Co则相反，使C曲线左移。Cr、Mo、W、V等碳化物形成元素属于第二种类型