第二節(jié)鋼中合金元素的作用

第二節(jié)鋼中合金元素的作用第1頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月二、合金元素對鋼中基本相的影響1、合金固溶體

α—Fe(Me)2、合金滲碳體

(Fe,Me)3C3、合金碳化物

TiC、NbC、WC、VC、Cr7C3、MoC4、非金屬夾雜

MnS,MnO,SiO2,Al2O35、Cu,Pb以游離狀態(tài)存在合金元素在鋼中的存在形式取決于：1、合金元素本身的性質(zhì)2、合金元素的含量以及碳的含量3、熱處理條件（加熱溫度、冷卻條件）第2頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月1.形成合金碳化物☆Mn：弱碳化物形成元素，Cr、Mo、W：屬于中強(qiáng)碳化物形成元素，Ti、Nb、V：是強(qiáng)碳化物形成元素?！钆cC的親和力強(qiáng)的合金元素形成的特殊碳化物穩(wěn)定性好，具有高熔點(diǎn)、高硬度、高耐磨性和不易分解等特點(diǎn)?！钐蓟锏姆€(wěn)定性越高，熱處理加熱時，碳化物的溶解及奧氏體的均勻化越困難。同樣在冷卻及回火過程中碳化物的析出及其聚集長大也越困難。第3頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月2.形成合金固溶體

凡是溶入鐵素體的合金元素均起固溶強(qiáng)化作用，即，使鋼的強(qiáng)度和硬度提高、韌性降低。第4頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月第5頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月三、合金元素對鐵碳合金相圖的影響1、對奧氏體相區(qū)的影響（1）擴(kuò)大A區(qū)

Ni、Mn、Co、C、N、Cu等元素的加入會使奧氏體相區(qū)擴(kuò)大，特別是Ni、Mn的影響更大室溫下1Cr18Ni9為單相A體不銹鋼高錳鋼Mn13水韌處理后獲得單一的A體第6頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）縮小A區(qū)Cr、W、Mo、V、Ti、Al、Si等元素的加入會使奧氏體相區(qū)縮小，特別是Cr、Si含量高時將限制A體區(qū)，甚至完全消失。1Cr17Ti0Cr13為單相F體第7頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月2、對鐵碳相圖中S點(diǎn)、E點(diǎn)的影響3、對共析轉(zhuǎn)變溫度A1的影響所有的合金元素都使S點(diǎn)左移，而大部分合金元素均使E點(diǎn)左移，因此，含碳量相同的碳鋼和合金鋼具有不同的顯微組織。使共析轉(zhuǎn)變點(diǎn)S左移→鋼中P%↑，強(qiáng)度增加。使共晶轉(zhuǎn)變點(diǎn)E左移→鋼中出現(xiàn)Ld'。擴(kuò)大A相區(qū)的元素使鐵碳合金相圖中共析轉(zhuǎn)變溫度A1下降；縮小A相區(qū)的元素則使其上升，并都使共析反應(yīng)在一個溫度范圍內(nèi)進(jìn)行。第8頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月四、合金元素對鋼熱處理的影響1、合金元素對加熱時相變的影響

⑴對奧氏體形成速度的影響☆Cr、Mo、W、V、Ti、Nb、Zr等強(qiáng)碳化物形成元素與

C的親和力強(qiáng)，形成難溶于奧氏體的合金碳化物，顯著阻礙C的擴(kuò)散，大大減慢奧氏體形成速度。為了加速碳化物的溶解和奧氏體成分的均勻化，必須提高加熱溫度并保溫更長時間?！頒o、Ni等部分非碳化物形成元素能增大C的擴(kuò)散速度，使奧氏體形成速度加快?！預(yù)l、Si、Mn等合金元素對奧氏體形成速度影響不大。第9頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月⑵對奧氏體晶粒大小的影響除Co、Ni以外，絕大多數(shù)合金元素，特別是強(qiáng)碳化物形成元素由于形成合金滲碳體和特殊碳化物，更難溶入奧氏體中，并且阻礙奧氏體晶界的移動和奧氏體晶粒的長大，起到細(xì)化晶粒的作用。V、Ti、Nb、Zr強(qiáng)烈阻礙A體晶粒長大W、Cr、Mo中等阻礙A體晶粒長大Mn、B促進(jìn)A體晶粒長大第10頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月2、合金元素對過冷奧氏體轉(zhuǎn)變的影響⑴合金元素對C曲線的影響除Co外，幾乎所有合金元素溶入奧氏體后都增大過冷奧氏體的穩(wěn)定性，使C曲線右移，即提高鋼的淬透性。Mo、Mn、W、Cr、Ni、Si、Al對淬透性作用依次由強(qiáng)到弱。對C曲線形狀的影響注意：加入合金元素，只有完全溶入奧氏體才能提高淬透性。兩種或多種合金元素同時加入對淬透性的影響，比單一元素的影響強(qiáng)得多。第11頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月合金元素對VK影響的示意圖第12頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月合金元素對C曲線影響示意圖第13頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月Si基本不影響Ms、Mf點(diǎn)，除Co、Al外，多數(shù)合金元素使Ms、Mf點(diǎn)下降，導(dǎo)致殘余奧氏體增加。⑵合金元素對馬氏體轉(zhuǎn)變的影響合金元素對Ms點(diǎn)的影響合金元素對殘余奧氏體量的影響（含1.0％的鋼在1150℃淬火）第14頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月五、合金元素對回火轉(zhuǎn)變的影響1、提高回火穩(wěn)定性

回火穩(wěn)定性：淬火鋼在回火時硬度下降快慢的性質(zhì)。原因：（1）推遲馬氏體的分解和殘余奧氏體的轉(zhuǎn)變(即在較高溫度才開始分解和轉(zhuǎn)變)（2）提高鐵素體的再結(jié)晶溫度提高回火穩(wěn)定性作用較強(qiáng)的合金元素有：

V、Si、Mo、W、Ni、Co等。

第15頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月2、產(chǎn)生二次硬化

二次硬化：淬火鋼在回火時隨著回火溫度的升高，硬度不下降反而升高的現(xiàn)象。第16頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月3、增大回火脆性

回火脆性：在某些溫度區(qū)間回火時，鋼的硬度顯著下降的現(xiàn)象。

消除方法：①快冷；②加入Mo或W第17頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月合金鋼的強(qiáng)化機(jī)制：

合金F的固溶強(qiáng)化M位錯強(qiáng)化

細(xì)晶強(qiáng)化（F、M晶粒度，P片間距↓）

彌散強(qiáng)化（也稱第二相（沉淀）強(qiáng)化）第18頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月六、結(jié)構(gòu)鋼中常用的合金元素及其作用主加元素：Cr、Ni、Si、Mn輔加元素：W、Mo、V、Ti