第3章钢中的合金元素.pptVIP

Chapter 3 钢铁中的合金元素;Steelmaking flowlines ;Steel Finishing flowlines ;第一节??? 基本概念 合金元素：是指特别添加到钢中为了保证获得所要求的组织结构、物理、化学和机械性能的化学元素。 合金钢：是指为了提高某些性能而添加入合金元素的钢。 杂 质：由冶炼时原材料以及冶炼方法、工艺操作而带入的化学元素。 低合金钢：一般指合金元素总含量小于或等于5%的钢。 中合金钢：一般指合金元素总含量在5～10%范围内的钢。 高合金钢：一般指合金元素总含量超过10%的钢。 微合金钢：合金元素(如V,Nb,Ti,Zr,B)含量小于或等于0.1%，而能显著影响组织和性能的钢。 ;钢中常用的合金元素见如下的元素周期表;第二节 合金元素的分类及铁基二元相图的类型 一 合金元素的分类： 铁族金属——Co和Ni 难熔金属——熔点高于铁的金属，包括W、Mo、Nb、V、Cr?? 轻 金 属——最常用的是Ti、Mg和Al。 稀土金属——La、Ce、Nd等稀土元素。 按照合金元素与碳的亲和力的大小分为： 碳化物形成元素：Ti、Zr、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn。 非碳化物形成元素：Cu、Ni、Co、Si、Al ; 二、??? 铁基二元相图的类型 合金元素可以改变铁的同素异晶转变温度A3和A4，从而改变Fe－Me二元相图的类型。合金元素对铁的二元相图的影响，主要可以区分为扩大和缩小γ相区两类，这两类又可以进一步划分为两个次类。 1．γ相稳定化元素使A3降低，A4升高，在较宽的温度范围内，促使奥氏体形成，即扩大了γ相区。根据程度的不同，可以分为：;（1）开启γ相区，如下图所示：α相及δ相分别处于被封闭的区域内。当合金元素超过某一限量后，可以在室温得到稳定的γ相。Ni和Mn可使铁的转变抑制到较低的温度，故由γ区淬火到室温较易获得亚稳的奥氏体组织。Ni和Mn是不锈钢中常用作获得奥氏体的元素。; （2）扩展γ相区，如图所示：虽然γ相区随着合金元素的加入而被扩大了，但是由于受到合金元素固溶度的影响而不能完全开启。C和N是这种类型的最重要的元素；Cu、Zn和Au具有相同的影响。 ; 2．α相稳定化元素，使A4温度下降，A3温度升高，在较宽的成分范围内，促使铁素体形成，即缩小γ相区。根据程度的不同，可以分为：; （2）缩小γ相区。 由于受到固溶度的限制，这类合金元素不能使γ区完全封闭，故称为缩小γ相区元素。B、Nb、Zr、Ta是这一类中的典型元素。 ;小结： 合金元素是否为扩大γ相区元素的条件： 1.本身为面心立方点阵； 2.与Fe的电负性相近； 3.与Fe的原子尺寸相近。 以第四周期为例：;以Cr为界： 3d层电子数≤ 5时，合金元素为缩小γ相区元素； 3d层电子数≥ 5时，合金元素为扩大γ相区元素。 至于Cr是否为扩大γ相区元素，视其含量而定，Cr的质量分数小于7.5%时使A3下降，大于7.5%时使A3上升。; 综上所述，可将合金元素分为奥氏体形成元素和铁素体形成元素两大类对生产实际有重要的指导意义。 通过控制钢中合金元素的种类和含量，使钢在室温下获得单相组织。如发展奥氏体钢时，需要往钢中加入Ni、Mn、N等奥氏体形成元素；欲发展铁素体钢时，需要往钢中加入大量的Cr、Si、Al、Mo、Ti等铁素体形成元素。 ;第三节 合金元素对钢的临界点Fe－C相图的影响 合金元素对Fe—C相图的影响可归纳如下：; Cr、W、Mo、V、Ti、Si以及其它缩小γ相区的元素，均使三元系中的γ相区逐渐呈劈形，如图所示： ; 2．改变共析温度 Ni、Mn等扩大γ相区的元素，使共析点（S点）左移，GS下沉，使得A1和A3温度同时降低。 Cr、W、Mo、V、Ti、Si以及其它缩小γ相区的元素，使γ相区呈劈形，且共析点（S点）左移，使得A1和A3温度同时升高。 因此，合金元素对共析温度的影响基本与对铁的同素异晶转变温度的影响相一致，如图所示： ; 3．改变共析体含量 所有合金元素均使共析点左移，说明在钢中C％不到0.77%时，钢就会变为过共析而析出二次渗碳体，从而降低了共析体中的含碳量。这样，合金钢加热至略高于A1时，所得到的奥氏体的含碳量总比碳钢低。由此可见，判断一个合金钢是亚共析还是过共析应根据Fe－C－X三元相图来进行分析。合金元素对共析体含碳量的影响如下图所示： ;第四节 合金钢的分类与编号 一、钢的分类 1、按用途分类 (1) 工程构件用钢： 这类钢主要用于制备建筑、车辆、造船、桥梁、石油