關(guān)鍵工程材料學

1、工程材料學飛鷹工作室第_章鋼鐵中胸元素第一節(jié)基本定義與概念合金元素(alloying-element) (Me)為合金化目曰勺加入，其加入量有一定范疇曰勺元素稱為合金元素。常用合金元素：Si、Mn、Cr、Ni、W、Mo、V、Ti、Nb、Cu、Al、Co、B 等。.雜質(zhì)元素(impurity- element)冶煉殘存，由脫氧劑帶入-Mn、Si、Al;S、P難徹底清除。3.合金鋼(alloying steel)具有合金元素曰勺鋼合金元素總量10%，高合金鋼第二節(jié)Me胸分類及鐵基二元相圖胸類型一、MeK分按性質(zhì)分 鐵族金屬Fe.Co.Ni難熔金屬W.Mo.V.Cr.Nb輕金屬Ti.Al稀土 Re在

2、Fe-C合金中，按Me與C親和力大小分K 形成元素：Ti.Zr,V,Nb,Ta,Cr,Mo,W,Mn非K形成元素：Cu,Ni,Si,Al二、鐵基二元相圖的類型1、Y穩(wěn)定化元素-使A31, A4y穩(wěn)定存在區(qū)擴大。與y區(qū)無限固溶-Ni、Mn、Co，啟動Y區(qū)-量大時，室溫為Y相；與Y區(qū)有限固溶-C、N、Cu-擴大丫區(qū)2、a穩(wěn)定化元素-使A3T, A41，y穩(wěn)定存在區(qū)縮小。完全封閉Y區(qū)-Cr、V與a-Fe完全互溶，Cr量大時室溫也為以相縮小Y區(qū)-Nb等。在Y-Fe中有較大溶解度并穩(wěn)定Y相曰勺元素稱為A形成元素(austenite )在a-Fe中有比較大溶解度并使Y固溶體不穩(wěn)定曰勺元素稱為F形成元素(f

3、errite )第三節(jié) MefflKtt界點和 Fe-C相圖胸影響一、對S、丘點的影響(Effects of Me on S、E)A形成元素均使S、E點向左下方移動，F(xiàn)形成元素使S、E點向左上方移動。S點左移一意味著共析C量減小。E點左移一意味著浮現(xiàn)萊氏體曰勺C量減少。二、對臨界點的影響(Effects of Me on critical temperature)A形成元素Ni、Mn等使A1(A3)線向下移動； 2.F形成元素Cr、Si等使A1(A3 )線向下移動。AC3= 910-203C-5.2Ni+44.7Si + 104V+31.5Mo+13.1WAC1=723-10.7Mn-16.9

4、Ni+29Si + 16.9Cr+6.38W三、對Y-Fe的影響(Effects of Me on Y-Fe region)A形成元素Ni、Mn等使Y-Fe區(qū)擴大-鋼在室溫下也為A體-奧氏體鋼；F形成元素Cr、Si等使Y-Fe區(qū)縮小-使鋼在高溫下仍為F體-鐵素體鋼。第四節(jié)鋼胸分類與編號一.鋼胸分類按用途工程構(gòu)件用鋼-橋梁、建筑、鍋爐機器零件用鋼-多種機器零件軸、齒輪工模具用鋼-量刃具、冷熱模具特殊性能用鋼-耐磨鋼、不銹鋼等按金相組織：共析鋼、亞共析鋼、過共析鋼，珠光體、貝氏體、馬氏體按化學成分：碳素鋼 合金鋼 鉻鋼錳鋼-、B號碳素鋼1）一般碳素構(gòu)造鋼Q2352）優(yōu)質(zhì)碳素構(gòu)造鋼45、60、40、

5、200.45%C 0.60%C.3）碳素工具鋼 T7 T12T100.7%C1.2%C1.0%C合金鋼字母+數(shù)字+化學元素符號+數(shù)字漢語拼音含碳量合金元素專門用途碳含量表達法a構(gòu)造鋼 以萬分之幾表達0.05-5%如40Cr，代表0.4%Cb特殊性能鋼如高速鋼等碳含量不標.W18Cr4VC合金工具鋼 當C%不小于1.0%時不標 如Cr12MoV當C%不不小于1.0%以千分之幾表達 如9SiCr合金元素表達法Me%不不小于1.5%時，僅標元素符號不標合金元素含量。1.5-2.49%Me 時，含量標為 2,2.5-3.49%Me時，含量標為3.依此類推C)鉻軸承鋼 碳量不標，鉻以千分之幾標出GCr1

6、5-1.5%Cr, GCr9-0.9%Cr第二章合金鋼中的相構(gòu)成Me在鋼中曰勺存在形式固溶體化合物非金屬相自由態(tài)第一節(jié) 鐵基固溶體(Ferro-solid solution)I溶體(Substitutional solution)合金元素在鐵點陣中曰勺固溶狀況MeTiV Cr Mn Co Ni Cu C N溶a-Fe 7(1340C)無限無限 376100.2 0.02 0.1解丫-Fe 0.681.4 12.8* 無限無限無限 8.5 2.06 2.8度注：有些元素曰勺固溶度與C量有關(guān)合金元素點陣構(gòu)造、電子構(gòu)造和原子半徑第四周期Ti V Cr Mn Fe CoNiCu點陣構(gòu)造bcc bcc

7、bcc bcc 或 fcc fcc/hcpfccfcc原子半徑1.45 1.36 1.28 1.31 1.27 1.26 1.241.28Ni、Co、Mn - y-Fe 無限互溶Cr、V - a-Fe無限互溶二、間隙固溶體(Interstitial solution )第二節(jié) 碳化物與氮化物(carbide and nitride )K類型、大小、形狀和分布對鋼曰勺性能有很重要曰勺作用一、鋼中常用的碳化物K形成元素：Zr、Ti、Nb、V、W、Mo、Cr、Mn、Fe (由強到弱排列)。與C曰勺親和力(電負性)愈強，形成曰勺K也愈穩(wěn)定。鋼中常用日勺K有：M3C :滲碳體M7C3 : Cr7C3，可

8、以形成復(fù)合 K,(Cr,Fe,Mo,.)7C3 ;M23C6 : Cr23C6 ,M2C : Mo2C、W2CMC : VC、TiC、NbC ,M6C :不是一種金屬 K。(W,Mo, Fe)6C。復(fù)雜點陣構(gòu)造：M23C6、M7C3、M3C。其特點是硬度較低，熔點較低，穩(wěn)定性較差；簡樸點陣構(gòu)造：M2C、MC。硬度高，熔點高，穩(wěn)定性好。又稱間隙相。 M6C是復(fù)雜構(gòu)造，性能特點接近簡樸點陣構(gòu)造。二 S成的一般規(guī)律(Rule of K forming )1.K類型與Me日勺原子半徑有關(guān)。各元素日勺rc/rMe日勺值如下:Me Fe Mn Cr V Mo W Tirc/rMe 0.61 0.60 0.

9、61 0.57 0.56 0.55 0.53基本規(guī)律：當rc/rMe 0.59時，形成復(fù)雜點陣構(gòu)造;rc/rMe 基體中曰勺平均濃度。這種現(xiàn)象稱為吸附現(xiàn) 象。除了晶界吸附外，在位錯處也會產(chǎn)生偏聚。如:Me + :溶質(zhì)原子在刃型位錯處日勺吸附，形成Cottrell氣團；Me +三：溶質(zhì)原子在層錯附近形成日勺吸附，形成鈴木氣團;Me +:溶質(zhì)原子在螺型位錯處曰勺吸附，形成Snoek氣團。第三*合金鋼中胸相變 第一節(jié)合金元素對奧氏體形成曰勺影響一、合金鋼的加熱 A 化(Austeniting of alloy steel)一、K在A中曰勺溶解規(guī)律(Rule of K dissolution )K溶解

10、影響到鋼熱解決工藝日勺制定，決定了鋼日勺組織與性能?；疽?guī)律：1)K穩(wěn)定性越好，溶解度就越小，如圖4。)溫度I,溶解度1,一沉淀析出；) A中有較弱日勺K形成元素，則會IC活度(ac) ,-fK日勺溶解；非K形成元素(如Ni)則 相反，fac ,!K日勺溶解。如：較多Mn日勺存在使VC曰勺溶解溫度從1100C降至900C)K穩(wěn)定差曰勺先溶解。Mn、Cr曰勺K先溶解，V、Ti曰勺K后溶解。如:MC型日勺溶解溫度1100 1150C, M7C3、M23C6 950C。A 體的均勻化(Average austeniting )A體剛形成時，C和Me日勺分布是不均勻日勺一般鋼曰勺解決都規(guī)定有一定曰勺均

11、勻化。合 金鋼加熱均勻化不僅是間隙原子C,置換原子Me也要比較均勻。由于Me擴散比C慢得多， A體均勻化時間比較長，因此合金鋼加熱解決時曰勺保溫時間比較長。A 體晶粒長大(Austenite grain growth)鋼在高溫狀況下，A體晶粒容易長大。所謂鋼過熱敏感性就是晶粒長大問題。晶界呈 形狀是穩(wěn)定態(tài)，它總是力圖向這方向進行，球形曰勺第2相要比其他形狀日勺要穩(wěn)定，因此鋼中 曰勺第2相也要不斷地向球形轉(zhuǎn)變。(烏龜殼、蜜蜂窩呈 ，什么因素)鋼加熱剛形成A時， 晶粒形狀是不穩(wěn)定曰勺，為減少系統(tǒng)曰勺表面能，晶粒會長大，這是一種自發(fā)過程。Me 日勺作用(Effect of Me on grain growth ):強K形成元素Ti、Nb、Vll,W、Mol晶粒長大，-有K存在和(或)IDFe ;C、N、Bf晶粒長大-! DFe (IFe原子間結(jié)合力)；