第五节 钢的合金化.ppt

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1、l溶于固溶体中溶于固溶体中l溶入渗碳体中形成合金渗碳体或单独与碳、氮等溶入渗碳体中形成合金渗碳体或单独与碳、氮等作用形成碳、氮化合物作用形成碳、氮化合物l形成金属间化合物形成金属间化合物l形成氧化物、硫化物等夹杂物形成氧化物、硫化物等夹杂物l以纯金属相存在以纯金属相存在一、合金元素在钢中的分布一、合金元素在钢中的分布第五节第五节 钢的合金化钢的合金化1 1 合金元素与铁的相互作用合金元素与铁的相互作用合金元素与铁的相互作用合金元素与铁的相互作用（1 1 1 1）扩大）扩大）扩大）扩大 相区元素相区元素相区元素相区元素 NiNi、MnMn、CoCo、C C、N N、CuCu等是扩大奥氏体相区的元

2、等是扩大奥氏体相区的元素，使素，使A A1 1、A A3 3点下降。点下降。NiNi、MnMn、CoCo等为无限扩大等为无限扩大 相相区元素；区元素；C C、N N、CuCu为有限为有限扩大扩大 相区元素。相区元素。二、合金元素与铁和碳的相互作用二、合金元素与铁和碳的相互作用（2 2 2 2）缩小缩小缩小缩小 相区元素相区元素相区元素相区元素 CrCr、V V、MoMo、SiSi、TiTi、WW、AlAl等是缩小奥氏体相区的元素，使等是缩小奥氏体相区的元素，使A A1 1、A A3 3点上升。点上升。Cr Cr、V V称为完全封闭称为完全封闭 相区元素；而相区元素；而B B、NbNb、ZrZr

3、 为部分为部分缩缩小小 相区元素相区元素 。2、合金元素与碳的相互作用、合金元素与碳的相互作用(1)(1)非碳化物形成元素非碳化物形成元素:Ni、Si、Co、Al、Cu、N、P、S等。(2)(2)碳化物形成元素碳化物形成元素碳化物形成元素碳化物形成元素合金元素与碳的亲和力合金元素与碳的亲和力合金元素与碳的亲和力合金元素与碳的亲和力从大到小的顺序为：从大到小的顺序为：从大到小的顺序为：从大到小的顺序为：TiTi、ZrZr、NbNb、V V、WW、MoMo、CrCr、MnMn、FeFe。钢中钢中钢中钢中碳化物碳化物碳化物碳化物l l形成的碳化物按晶格类型又可分为两类形成的碳化物按晶格类型又可分为两

4、类形成的碳化物按晶格类型又可分为两类形成的碳化物按晶格类型又可分为两类：第一类：当第一类：当rc/rMe0.59 形成具有复杂晶体结构的碳化物，如形成具有复杂晶体结构的碳化物，如Cr23C6、Cr7C3、Fe3C 等。等。第二类：当第二类：当rc/rMe0.59 形成具有简单结构的碳化物间隙相，如形成具有简单结构的碳化物间隙相，如TiC、VC、W2C、Mo2C等。等。三、合金元素对钢的相变的影响三、合金元素对钢的相变的影响1.合金元素对铁碳相图影响合金元素对铁碳相图影响l l(1)(1)对对对对S S、E E点的影响点的影响点的影响点的影响 所有的合金元素都使所有的合金元素都使S、E点左移，扩

5、大点左移，扩大相区相区元素使元素使S、E点向左下方移点向左下方移动，缩小动，缩小相区元素使相区元素使S、E点向左上方移动。点向左上方移动。锰对奥氏体相区的影锰对奥氏体相区的影响响l l 对临界点的影响对临界点的影响对临界点的影响对临界点的影响 S S、E E点的左移使点的左移使点的左移使点的左移使A Acmcm线线线线左移，扩大奥氏体相区的左移，扩大奥氏体相区的左移，扩大奥氏体相区的左移，扩大奥氏体相区的元素，使元素，使元素，使元素，使A A1 1、A A3 3线下线下线下线下移；缩小奥氏体相区的元移；缩小奥氏体相区的元移；缩小奥氏体相区的元移；缩小奥氏体相区的元素，使素，使素，使素，使A A

6、1 1、A A3 3线上移。线上移。线上移。线上移。铬对奥氏体相区的影响铬对奥氏体相区的影响2、合金元素对加热转变的影响、合金元素对加热转变的影响(1)(1)对奥氏体形成速度的影响对奥氏体形成速度的影响对奥氏体形成速度的影响对奥氏体形成速度的影响 大多数合金元素会减缓奥氏体化过程。大多数合金元素会减缓奥氏体化过程。而而Co、Ni等元素会使奥氏体的形成速度加快。另外，等元素会使奥氏体的形成速度加快。另外，Al、Si、Mn对奥氏体的形成速度影响不大。对奥氏体的形成速度影响不大。对奥氏体晶粒长大倾向的影响：对奥氏体晶粒长大倾向的影响：对奥氏体晶粒长大倾向的影响：对奥氏体晶粒长大倾向的影响：l1）碳、

7、氮化物形成元素阻碍奥氏体晶粒长大。）碳、氮化物形成元素阻碍奥氏体晶粒长大。l2）非碳化物形成元素）非碳化物形成元素Co、Si、Ni作用较弱作用较弱l3）Mn、P促进长大。促进长大。3.3.合金元素对过冷奥氏体分解转变的影响合金元素对过冷奥氏体分解转变的影响合金元素对过冷奥氏体分解转变的影响合金元素对过冷奥氏体分解转变的影响l l对对对对C C曲线和淬透性的影响：曲线和淬透性的影响：曲线和淬透性的影响：曲线和淬透性的影响：除除除除CoCo外，凡溶入奥氏体外，凡溶入奥氏体外，凡溶入奥氏体外，凡溶入奥氏体的合金元素均使的合金元素均使的合金元素均使的合金元素均使C C曲线右移，淬透性提高。曲线右移，淬

8、透性提高。曲线右移，淬透性提高。曲线右移，淬透性提高。常用提高常用提高常用提高常用提高淬透性的元素为淬透性的元素为淬透性的元素为淬透性的元素为MnMn、SiSi、CrCr、NiNi、B B。l对对Ms、Mf点点的影响：的影响：除除Co、Al外外,所有元素所有元素都都 使使Ms、Mf点下降。点下降。4.4.对回火转变的影响对回火转变的影响对回火转变的影响对回火转变的影响 提高钢的回火稳定性：提高钢的回火稳定性：提高钢的回火稳定性：提高钢的回火稳定性：l l合金元素能阻碍马氏体分解及碳化物的析出与聚集合金元素能阻碍马氏体分解及碳化物的析出与聚集合金元素能阻碍马氏体分解及碳化物的析出与聚集合金元素能

9、阻碍马氏体分解及碳化物的析出与聚集。当回火硬度相同时，合金钢比同含碳量碳钢回火温当回火硬度相同时，合金钢比同含碳量碳钢回火温度高。如果同温度回火，合金钢硬度比碳钢高。度高。如果同温度回火，合金钢硬度比碳钢高。阻止碳化物析出及聚集长大阻止碳化物析出及聚集长大阻止碳化物析出及聚集长大阻止碳化物析出及聚集长大l l含高含高含高含高WW、MoMo、CrCr、V V钢淬火后回火时，由于析出细钢淬火后回火时，由于析出细钢淬火后回火时，由于析出细钢淬火后回火时，由于析出细小弥散的特殊碳化物及回火冷却时小弥散的特殊碳化物及回火冷却时小弥散的特殊碳化物及回火冷却时小弥散的特殊碳化物及回火冷却时AA转变为转变为转

10、变为转变为MM回回回回,使硬使硬使硬使硬度不仅不下降，反而升高的现象称度不仅不下降，反而升高的现象称度不仅不下降，反而升高的现象称度不仅不下降，反而升高的现象称二次硬化二次硬化二次硬化二次硬化。合金元素对回火脆性合金元素对回火脆性的影响的影响l l 第一类回火脆性无法消第一类回火脆性无法消第一类回火脆性无法消第一类回火脆性无法消除，但可以通过加入除，但可以通过加入除，但可以通过加入除，但可以通过加入SiSi使其使其使其使其发生的温度区移向较高温度。发生的温度区移向较高温度。发生的温度区移向较高温度。发生的温度区移向较高温度。l l加加加加WW、MoMo可防止第二类可防止第二类可防止第二类可防止第二类回火脆性。回火脆性。回火脆性。回火脆性。高速钢高速钢