Ch1 金属材料的合金化原理-2

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1、Chapter1金属材料的合金化原理Chapter1金属材料的合金化原理五、合金元素对钢的性能的影响五、合金元素对钢的性能的影响加入Me的主要目的：使钢具有更优异的使用性能工艺性能力学性能耐腐蚀性、耐热性铸锻焊热切造压接处削强塑韧耐耐热性性性性理性度性性腐抗能能能性能热能蚀氧强化性性性1.2钢的合金化原理1.2钢的合金化原理Chapter1金属材料的合金化原理Chapter1金属材料的合金化原理五、合金元素对钢的性能的影响五、合金元素对钢的性能的影响（1-合金元素对钢的强度的影响）（1-合金元素对钢的强度的影响）1．Me对钢

2、的强度的影响（1）固溶强化钢中Me的强化作用主要有以下四种方式：固溶强化的出发点是以合金元素作为溶质原子阻碍位错运动。其强化机制为：（1）固溶强化由于溶质原子与基体金属原子大小不同，因而（2）晶界强化（细晶强化）使基体的晶格发生畸变，造成一个弹性应力场。（3）第二相强化此应力场与位错本身的弹性应力场交互作用，（4）位错强化增大了位错运动的阻力，从而导致强化。通过对这四种方式单独或综合加以运用，此外，溶质原子还可以通过与位错的电、化学便可以有效地提高钢的强度。交互作用而阻碍位错运动。1.2钢的合金化原理1.2钢的合金

3、化原理Chapter1金属材料的合金化原理Chapter1金属材料的合金化原理五、合金元素对钢的性能的影响五、合金元素对钢的性能的影响（1-合金元素对钢的强度的影响）（1-合金元素对钢的强度的影响）溶质原子的类型：（2）晶界强化（细晶强化）间隙溶质原子的强化效应远比置换式溶质原子晶界强化的机制是：强烈，其强化作用相差10~100倍，因此，间隙一方面，由于晶界两侧晶粒变形的不协调原子如C、N是钢中重要的强化元素。性，在晶界附近诱发的位错称为几何上需要置换式溶质原子的固溶强化效果在工程用钢中的位错。不可忽视。能与铁形成

4、置换式固溶体的合金元素很多，如Mn、Si、Cr、Ni、Mo、W等。这另一方面，由于晶界存在，使滑移位错难以些合金元素往往在钢中同时存在，强化作用可直接穿越晶界，从而破坏了滑移系统的连续以叠加，使总的强化效果增大，尤其是Si、Mn性，阻碍了位错的运动。的强化作用更大。1.2钢的合金化原理1.2钢的合金化原理Chapter1金属材料的合金化原理Chapter1金属材料的合金化原理五、合金元素对钢的性能的影响五、合金元素对钢的性能的影响（1-合金元素对钢的强度的影响）（1-合金元素对钢的强度的影响）在变形过程中位错难以通过晶界

5、被堵塞在晶界附近。这种在晶界附近产生的位错塞积群会对晶内的位错源产生一反作用力。此反作用力随位错塞积的数目n而增大：kL0nGb晶粒越细小，晶界数量越多，其强化效果就越好。这一关系可用Hall-Petch关系表示1-σKd2s0s1.2钢的合金化原理1.2钢的合金化原理Chapter1金属材料的合金化原理Chapter1金属材料的合金化原理五、合金元素对钢的性能的影响五、合金元素对钢的性能的影响（1-合金元素对钢的强度的影响）（1-合金元素对钢的强度的影响）利用晶界强化的主要途径有：实例：①利用Me改变晶

6、界的特性，提高Ks值。为此，可对于珠光体来说，为了达到强化目的，需向向钢中加入表面活性元素如C、N、Ni和Si等，以便在α-Fe晶界上偏聚，提高晶界阻碍位错运动的钢中加入一些增加过冷奥氏体稳定性的元素能力；Cr、Mn、Mo等，使C曲线右移，在同样的②利用Me细化晶粒，通过减小晶粒尺寸增加晶界冷却条件下，可以得到片间距细小的珠光数量。常用的方法是向钢中加入Al、Nb、V、Ti体，同时还可起到细化铁素体晶粒的作用，等元素，形成难熔的第二相质点，阻碍奥氏体晶从而达到强化的目的。界移动，间接细化铁素体或马氏体的晶粒。同样，对于

7、马氏体强化来说，也包含有马氏③用热处理方法，如正火、反复快速奥氏体化及体晶粒细化来强化钢的目的。控制轧制等措施。1.2钢的合金化原理1.2钢的合金化原理Chapter1金属材料的合金化原理Chapter1金属材料的合金化原理五、合金元素对钢的性能的影响五、合金元素对钢的性能的影响（1-合金元素对钢的强度的影响）（1-合金元素对钢的强度的影响）（3）第二相强化第二相粒子可以有效地阻碍位错运动。运动着的位可变形微粒的强化作用（位错切过机制）错遇到滑移面上的第二相粒子时，有两种方式：位错切过第二相粒子粒子：第二相粒子的特点是

8、可变形，并与母相具有共格关系，这种强化方式与淬火时效密切相关，故有沉淀强化之称。沉淀强化的基本途径是合金化加淬火时效。合金化的目的是为造成理想的沉淀相提供成分条件。例如在马氏体时效钢中加入Ti和Mo，形成NiTi、Ni3Mo理想的强化相，以获得良好的沉淀强化效果。（a）位错切割第二相粒子