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合金元素对钢的性能影响
合金元素对钢的影响
合金元素在钢中的存在形式:
? 溶入铁素体、奥氏体和马氏体中,以固溶体的溶质形式存在
? 形成强化相,如溶入渗碳体形成合金渗碳体,形成特殊碳化物或者金属间化合物
? 形成非金属夹杂,如合金元素与O、N、S形成氧化物、氮化物和硫化物有些元素如Pb、Ag等游离态存在。
一、合金元素与铁的相互作用
1 扩大奥氏体区的元素(奥氏体形成元素)
使A4点上升, A3点下降,导致奥氏体稳定区域扩大
? 无限扩大奥氏体区的元素:Ni, Mn, Co
? 有限扩大奥氏体区的元素:C, Cu, N
2. 缩小奥氏体区的元素(铁素体形成元素)
使A4点下降, A3点上升,导致奥氏体稳定区域缩小
? 完全封闭奥氏体区的元素: Cr, Ti, V, W, Mo, Al, Si
? 缩小奥氏体区,但不使之封闭的元素:B, Nb, Zr
二、合金元素与碳的相互作用
1. 非碳化物形成元素
主要包括:B, N, Ni, Cu, Co, Al, Si等
? 它们不能与碳元素形成化合物,但可以固溶于铁中形成固溶体
? 这些元素都位于元素周期表中铁元素的右边
2. 碳化物形成元素
主要包括Ti, Zr, Nb, V, W, Mo, Cr, Mn, Fe
? 这些元素都位于元素周期表中铁元素的左边
? 它们都可与碳元素形成化合物,但形成的碳化物的性质差别很大? Fe-C相图是研究钢中相变和对碳钢进行热处理时选择加热温度的依据,因此有必要先了解合金元素对Fe-C相图的影响。
? 钢中有三个基本的相变过程:加热时奥氏体的形成、冷却时过冷奥氏体的分解以及淬火马氏体回火时的转变。
合金元素对钢加热时奥氏体形成过程的影响
合金元素对减小奥氏体晶粒长大倾向的作用也各不相同。
Ti、V、Zr、Nb等强碳化物形成元素强烈阻碍奥氏体晶粒长大,细化晶粒。 W、Mo、Cr阻止奥氏体晶粒长大的作用中等。
非碳化物形成元素Ni、Si、Cu、Co等阻止奥氏体晶粒长大的作用轻微。 Mn、P有助于奥氏体晶粒的长大。
合金元素对过冷奥氏体分解过程的影响
几乎所有的合金元素(除Co)外都使C-曲线向右移动,即减慢珠光体类型转变产物的形成速度。除Co、Al以外,所有的合金元素都使马氏体转变温度下降。提高淬透性的元素主要有
Cr、Mn、Mo、Si、Ni、B
合金元素对回火过程的影响
合金元素的主要作用是提高钢的回火稳定性(钢对回火时发生软化过
程的抵抗能力),使回火过程各个阶段的转变速度大大减慢,将其推向更高的温度。对合金钢的回火稳定性影响比较显著的为:钒、钨、钛、铬、钼、钴、硅等元素;影响不明显的为:铝、锰、镍等元素
一、合金元素对钢力学性能的影响
1. 溶解于铁起固溶强化作用
几乎所有合金元素均能不同程度地溶于铁素体、奥氏体中形成固溶体,使钢的强度、硬度提高,但塑性韧性有所下降,使钢具有强韧性的良好配合。
2. 形成碳化物,起第二相强化、硬化作用
按照与碳之间的相互作用不同,常用的合金元素分为非碳化物形成元素和碳化物形成元素两大类。碳化物形成元素包括Ti、Nb、V、W、Mo、Cr、Mn等,它们在钢中能与碳结合形成碳化物,如TiC、