《钢中的合金元素》PPT课件

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1、Chapter3钢铁中的合金元素SteelmakingflowlinesChapter3钢铁中的合金元素SteelFinishingflowlinesChapter3钢铁中的合金元素第一节基本概念合金元素：是指特别添加到钢中为了保证获得所要求的组织结构、物理、化学和机械性能的化学元素。合金钢：是指为了提高某些性能而添加入合金元素的钢。杂质：由冶炼时原材料以及冶炼方法、工艺操作而带入的化学元素。低合金钢：一般指合金元素总含量小于或等于5%的钢。中合金钢：一般指合金元素总含量在5～10%范围内的钢。高合金钢：一般指合金元素总含量超过1

2、0%的钢。微合金钢：合金元素(如V,Nb,Ti,Zr,B)含量小于或等于0.1%，而能显著影响组织和性能的钢。钢中常用的合金元素见如下的元素周期表ⅠA0HⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦAHeLiBeBCNOFNeNaMgⅢBⅣBⅤBⅥBⅦBⅧBⅠBⅡBAlSiPSClArKCaSeTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrKrPbSrYZrNbMoTcRuRhPdAgCdInSnSbTeIXeCsBaLaHfTaWReOsIrPtAuHgTiPdBiPoAtRn第二节合金元素的分类及铁基二元相图的类型一合金元素的分类：铁族金属

3、——Co和Ni难熔金属——熔点高于铁的金属，包括W、Mo、Nb、V、Cr。轻金属——最常用的是Ti、Mg和Al。稀土金属——La、Ce、Nd等稀土元素。按照合金元素与碳的亲和力的大小分为：碳化物形成元素：Ti、Zr、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn。非碳化物形成元素：Cu、Ni、Co、Si、Al二、   铁基二元相图的类型合金元素可以改变铁的同素异晶转变温度A3和A4，从而改变Fe－Me二元相图的类型。合金元素对铁的二元相图的影响，主要可以区分为扩大和缩小γ相区两类，这两类又可以进一步划分为两个次类。1．γ相稳定化元素使A3降

4、低，A4升高，在较宽的温度范围内，促使奥氏体形成，即扩大了γ相区。根据程度的不同，可以分为：（1）开启γ相区，如下图所示：α相及δ相分别处于被封闭的区域内。当合金元素超过某一限量后，可以在室温得到稳定的γ相。Ni和Mn可使铁的转变抑制到较低的温度，故由γ区淬火到室温较易获得亚稳的奥氏体组织。Ni和Mn是不锈钢中常用作获得奥氏体的元素。（2）扩展γ相区，如图所示：虽然γ相区随着合金元素的加入而被扩大了，但是由于受到合金元素固溶度的影响而不能完全开启。C和N是这种类型的最重要的元素；Cu、Zn和Au具有相同的影响。2．α相稳定化元素，

5、使A4温度下降，A3温度升高，在较宽的成分范围内，促使铁素体形成，即缩小γ相区。根据程度的不同，可以分为：（1）封闭γ相区许多元素限制γ－Fe的形成，使相图中γ区缩小到一个很小的面积，形成γ相圈，如右图所示。从图中可以看出α相和δ相连成一片。Si、Al和强碳化物形成元素Ti、V、Mo、W、Cr均属于这类元素。（2）缩小γ相区。由于受到固溶度的限制，这类合金元素不能使γ区完全封闭，故称为缩小γ相区元素。B、Nb、Zr、Ta是这一类中的典型元素。小结：合金元素是否为扩大γ相区元素的条件：1.本身为面心立方点阵；2.与Fe的电负性相近；

6、3.与Fe的原子尺寸相近。以第四周期为例：TiVCrMnFeCoNiCu3d24S23d34S23d54S13d54S23d64S23d74S23d84S23d104S1BccBccBcc多型多型多型FccFcc以Cr为界：3d层电子数≤5时，合金元素为缩小γ相区元素；3d层电子数≥5时，合金元素为扩大γ相区元素。至于Cr是否为扩大γ相区元素，视其含量而定，Cr的质量分数小于7.5%时使A3下降，大于7.5%时使A3上升。综上所述，可将合金元素分为奥氏体形成元素和铁素体形成元素两大类对生产实际有重要的指导意义。通过控制钢中合金元素

7、的种类和含量，使钢在室温下获得单相组织。如发展奥氏体钢时，需要往钢中加入Ni、Mn、N等奥氏体形成元素；欲发展铁素体钢时，需要往钢中加入大量的Cr、Si、Al、Mo、Ti等铁素体形成元素。第三节合金元素对钢的临界点Fe－C相图的影响合金元素对Fe—C相图的影响可归纳如下：1．改变奥氏体的位置Ni、Co、Mn以及其它扩大γ相区的元素，均使共析点左移而GS线下沉，如图所示。Cr、W、Mo、V、Ti、Si以及其它缩小γ相区的元素，均使三元系中的γ相区逐渐呈劈形，如图所示：由图可知，大多数元素均使ES线左移，E点（C％＝2.11%的点）左

8、移，意味着钢中含碳量不到2.11%就会出现共晶莱氏体。2．改变共析温度Ni、Mn等扩大γ相区的元素，使共析点（S点）左移，GS下沉，使得A1和A3温度同时降低。Cr、W、Mo、V、Ti、Si以及其它缩小γ相区的元素，使γ相区呈劈形，且共析点（S点）