钢铁中的合金元素课件.ppt

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1、第一章钢铁中的合金元素第一章钢铁中的合金元素§1－1基本定义与概念§1－2合金元素的分布及分类§1－3铁基固溶体§1－4钢铁中的碳化物和氮化物§1–5钢中的金属间化合物§1–6钢中的非金属相§1–7合金元素与钢中晶体缺陷的相互作用。第一章钢铁中的合金元素§1–9合金元素对钢在加热时转变的影响§1–10合金元素对过冷奥氏体转变的影响§1–11合金元素对淬火钢回火转变的影响。§1－8合金元素对Fe--C相图的影响。一、合金元素二、合金钢三、微合金化钢四、低、中、高合金钢。§1－1基本定义与概念一、合金元素(p3)

2、钢的成分中含有的元素一般除Fe、C外，还包括：常存合金元素Si、Mn未清除净的杂质S、P、H、O主要元素(含量较高)Cr、Ni、W、Mo强碳化物元素V、Nb、Tb、Zr、B其他元素Re(稀土)、Al钢中常用合金元素如V、Nb、Ti、Zr和B含量在0.1%（B－0.001%），可能显著地影响钢的组织与性能二、合金钢（补充）三、微合金化钢（补充）四、低、中、高合金钢（复习）5%；5－10%；10%。一、合金元素在钢中的存在方式二、合金元素的分类。§1－2合金元素在钢中的存在方式及分类一、合金元素在钢中的存在方式溶

3、入基本相：形成新相：碳化物、氮化物或金属间化合物非金属夹杂物（与O、N、S)以游离状态存在：、、Fe3CPb、Cu、G（C)。二、合金元素的分类与Fe相互作用：形成元素形成元素与C相互作用：碳化物形成元素非碳化物形成元素对层错能的影响：增大层错能如Ni、Cu等减小层错能如Mn、Cr、Ru、Zr等。一、奥氏体形成元素（开启相区、扩大相区）二、铁素体形成元素（封闭相区、缩小相区）三、热力学讨论合金元素对相区的作用。§1－3铁基固溶体-Fe-Fe-Fe在-Fe中有较大溶解度并能稳定-F

4、e的元素；在-Fe中有较大溶解度并使-Fe不稳定的元素。一、奥氏体形成元素与铁素体形成元素（p3-5）912℃1394℃A3A4奥氏体形成元素:使A3温度下降，A4温度升高开启相区：与-Fe可无限固溶，使和相区缩小如锰、钴和镍。奥氏体形成元素:使A3温度下降，A4温度升高扩大相区：使相区扩大，但与－Fe有限溶解如碳、氮和铜。铁素体形成元素:使A3温度升高，A4温度下降封闭相区：相图上形成圈如钒、铬、钛、钼、钨、铝、磷、锡、锑、砷等。二、铁素体形成元素铁素体形成元素:使A3温度升高，A4

5、温度下降缩小相区：出现了金属间化合物，破坏了圈如硼、锆、铌、钽、硫、铈。C/C=exp（△H/RT）△H=H－H三、热力学讨论合金元素对相区的作用（p5-6）钢中合金元素扩大相区的条件（1）Me(C、N、B除外）本身具有面心立方点阵或在其多型性转变中有一种面心立方点阵；（2）与铁的电负性相近；（3）与铁的原子尺寸相近分析Me（Ni、Co、Mn、Cr、V、Cu）在Fe中的溶解度。分析C、N在Fe中的溶解度。决定组元在间隙固溶体中的溶解条件：溶剂金属的晶体结构和间隙元素的原子尺寸对钢中基本相的影

6、响1）溶于铁素体,起固溶强化作用非碳化物形成元素及过剩的碳化物形成元素都溶于铁素体，形成合金铁素体.Si、Mn对强度、硬度提高显著。Cr、Ni在适当范围内提高韧性。重要说明对铁素体冲击韧性影响2）合金元素固溶于奥氏体，增加钢的稳定性一、非碳化物形成元素二、碳化物、氮化物1、形成规律及结构§1－4钢铁中的碳化物和氮化物2、特性与作用。一、非碳化物形成元素Ni、Si、Cu、Co、A1、N、S、P。二、碳化物、氮化物（p8-10）1）形成规律1、形成规律及结构稳定性可以从电子结构和生成热两方面来描述（1）从电子结构

7、考虑，主要取决于其d层电子数。d层电子愈少，金属元素与碳、氮的结合强度愈大，稳定性也愈大。在每一周期中，随着过渡族金属原子序数的增加，金属电子层（3d层）填满程度增大，金属与碳、氮的结合力减弱，即稳定性降低。（2）生成热的绝对值愈高，稳定性也愈大。碳化物、氮化物形成元素（p8-10）弱中等Fe、Mn、Cr、Mo、W、V、Nb、Zr、Ti强少多少多F、合金渗碳体特殊碳化物特殊碳化物。2）结构对过渡族金属，沿周期自左向右，d层和s层电子填满程度增大，发生从体心立方点阵到面心立方或六方密排点阵的过渡；从周期表看从

8、原子半径看简单密排结构的间隙化合物；MeX型：MC、MN，Me2X型：M2C、M2Nrx／rMe＞0.59rx／rMe＜0.59复杂结构的间隙化合物M23C6（Cr23C6）、M7C3（Cr7C3）M3C（Fe3C、Fe3W3C、Fe2W4C）。Ⅳ、Ⅴ族的碳化物与氮化物均具有面心立方点阵（NaCl型）的密排结构铬、锰、铁的碳化物具有复杂结构所有氮化物均具有简单密排结构。注意：当钢中有多种合金元素共存