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《第2章 金属材料组织和性能的控制5.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、2.5钢的合金化☆老师提示：重点内容2.5.1合金元素与铁、碳的作用合金元素主要以三种形式存在钢中：溶于铁中，形成固溶体；与碳化合，形成碳化物；形成金属间化合物。1.扩大γ相区的元素（奥氏体稳定化元素）Mn、Ni、Co、C、N、Cu等,使A4点(δγ转变点)上升,A3点(γα转变点)下降,扩大γ相存在范围。一、溶于铁中溶入奥氏体中,形成合金奥氏体、溶入铁素体中，形成合金铁素体Ni、Mn等加入到一定量后，使γ相区扩大到室温，称完全扩大γ相区元素。C、N、Cu等，γ相区不能扩大到室温，称为部分扩大γ相区的元素。(a)Fe-Cu相图(b)Fe-Mn相图扩大A相区的相图2.缩小γ相区元
2、素（铁素体稳定化元素）Cr、Mo、W、V、Ti、Al、Si、B、Nb、Zr使A3点上升,A4点下降(铬除外,铬质量分数小于7%时,A3点下降;大于7%后,A3点迅速上升),缩小γ相区存在的范围,使铁素体区扩大。Cr、Mo、W、V、Ti、Al、Si等：完全封闭γ相区的元素B、Nb、Zr等：部分缩小γ相区的元素。(a)Fe-Nb相图(b)Fe-Cr相图缩小γ-相区的相图二、形成碳化物合金元素按与钢中碳的亲和力的大小,分为：碳化物形成元素、非碳化物形成元素●碳化物形成元素：Zr、Ti、Nb、V、W、Mo、Cr、Mn等(按碳化物的稳定性程度由强到弱排列)固溶于基体相中:F(Mn)、A(
3、Cr)形成合金渗碳体:(Fe、Cr)3C形成合金碳化物：Cr7C3、VC、WC●非碳化物形成元素：Ni、Co、Cu、Si、Al、N、B等。都溶于铁素体和奥氏体中。2.5.2合金元素对Fe-Fe3C相图的影响Mn、Ni、Co、C、N、Cu扩大Fe-Fe3C相图中的γ相区，使S点下降；Cr、Mo、W、V、Ti、Al、Si等缩小Fe-Fe3C相图中的γ相区，使S点上升。合金元素使共析反应在一个温度范围内进行。几乎所有的合金元素都使S点和E点左移,强碳化物形成元素的作用强烈。Ni或Mn的含量较多时,可使钢在室温下得到单相奥氏体组织。如1Cr18Ni9奥氏体不锈钢ZGMn13高锰钢Cr、
4、Ti、Si等超过一定含量时,可使钢在室温获得单相铁素体组织。如1Cr17Ti高铬铁素体不锈钢2.5.3合金元素对钢热处理的影响一、合金元素对加热时相变的影响1.对奥氏体形成速度的影响●Cr、Mo、W、V等强碳化物形成元素与碳形成难溶于奥氏体的合金碳化物,显著减慢奥氏体形成速度；●Co、Ni等部分非碳化物形成元素,因增大碳的扩散速度,使奥氏体的形成速度加快；●Al、Si、Mn等合金元素对奥氏体形成速度影响不大。2.对奥氏体晶粒大小的影响●强烈阻碍晶粒长大的元素：V、Ti、Nb、Zr等；●中等阻碍晶粒长大的元素：W、Mo、Cr等；●对晶粒长大影响不大的元素：Si、Ni、Cu等；●促
5、进晶粒长大的元素：Mn、P等。二、合金元素对过冷奥氏体分解转变的影响●对淬透性影响除Co外,几乎所有合金元素都增大过冷奥氏体的稳定性,推迟珠光体类型组织的转变,使C曲线右移,即提高钢的淬透性。常用提高淬透性的元素：Mo、Mn、Cr、Ni、Si、B等。两种或多种合金元素同时加入(铬锰、铬镍),比单个元素对淬透性的影响要强得多。老师提示加入的合金元素,只有溶于奥氏体时,才能提高淬透性。如果未完全溶解,则碳化物会成为珠光体的核心,反而降低钢的淬透性。合金元素对过冷A等温转变曲线的影响●对残余奥氏体量的影响除Co、Al外,多数合金元素都使Ms和Mf点下降。作用大小的次序：Mn、Cr、N
6、i、Mo、W、Si。Mn的作用最强,Si影响很小。Ms和Mf点的下降,使淬火后钢中残余奥氏体量增多。残余奥氏体量过多时，进行冷处理(冷至Mf点以下),转变为马氏体;或进行多次回火，残余奥氏体因析出合金碳化物会使Ms、Mf点上升，在回火后冷却过程中转变为马氏体或贝氏体(二次淬火)。三、合金元素对回火转变的影响1.提高回火稳定性推迟马氏体的分解和残余奥氏体的转变(在较高温度才开始分解和转变)；提高铁素体的再结晶温度；使碳化物难以聚集长大。合金元素提高钢的回火稳定性（钢对回火软化的抗力）。提高回火稳定性作用较强的合金元素有：V、Si、Mo、W、Ni、Co等。2.产生二次硬化Mo、W、
7、V含量较高的合金钢回火时,硬度不是随回火温度升高单调降低,到某一温度(约400℃)后开始增大,并在更高温度(一般为550℃左右)达到峰值。称二次硬化现象。碳质量分数为0.35%的钼钢硬度与回火温度的关系（1）当回火温度低于450℃时,钢中析出渗碳体，硬度降低。在450℃以上渗碳体溶解,钢中开始沉淀出弥散稳定的难熔碳化物Mo2C、W2C、VC等,使硬度升高,称为沉淀硬化。（2）回火时冷却过程中残余奥氏体转变为马氏体的二次淬火也导致硬度升高。产生二次硬化的原因3.增大回火脆性和碳钢一样,合金钢也
