合金元素在钢中的作用.ppt

重庆万州技师学院合金元素在钢中的作用金属材料与热处理【教学目标】合金元素在钢中的作用。【重点、难点】合金元素在钢中所起的作用。【教学方法】讲授法一、合金元素的作用1.合金元素固溶于铁素体合金元素固溶于铁素体后，会使α-Fe晶格产生畸变——固溶强化，使铁素体强度提高。当合金元素配比适当时，在提高强度的同时，并不降低塑性，且有的合金元素（Cr、Ni）含量较低时：Cr2%，Ni5%，就既能提高强度，又增加塑、韧性。2.合金元素溶于奥氏体合金元素溶于奥氏体，除一定程度上起固溶强化，提高钢的强度作用外，最重要的是增加了奥氏体的稳定性，使C曲线显著右移，故合金钢的淬透性很好。

如：45最大淬透直径15mm，加入1.8%Mn后可达60mm。3.合金元素形成碳化物、金属化合物合金渗碳体:（Fe-Cr）3C、（Fe-W）3C复杂碳化物:（Cr-Fe）23C6、Fe4W2C、VC、MoC、NbC、TiC、AlN、SiO2、TiO2、TiN、Al2O3。这些化合物都是硬而脆的强化相，具有相当高的热稳定性。在钢中呈弥散分布时，可以显著的强化钢，且可以抑制高温奥氏体晶粒长大，细化晶粒，减少（降低）或消除钢的热敏感性，提高回火抗力。4.合金元素改变钢的相变温度当合金元素加入碳素钢之后，会对相变临界点产生影响，反映到Fe-Fe3C相图上:1）扩大γ相区元素（Ni、Mn、Cu、Co、N）这些合金元素会使A3下降，A4上升，使γ相区扩大，这种作用与合金元素的含量有关。随着合金含量的增加，会把γ相区扩大到一定范围，其中Ni、Mn随着含量的增加，会把γ相区扩大到室温，即在室温下就能获得无磁性奥氏体钢。

如：Mn13中的Mn，0Cr18Ni9中的Ni。2）扩大α相区（缩小封闭γ相区）的元素Si、Cr、Mo、W、V、Ti、Al等使临界点A3上升，A4下降，有的元素还能使A3、A4重合，不出现γ相。

如：17-28%Cr、Cr17、Cr25、Cr28，从室温到熔点都不出现γ相，而是单一的α相。5.合金元素改变共析点的位置合金元素在改变相变温度的同时，也改变共析温度和共析成分，反映在Fe-Fe3C相图上，共析点的位置发生改变。1)当合金元素为非碳化物形成元素Si、Ni、Cu或弱碳化物形成元素Mn时合金元素溶于奥氏体，排挤出部分碳原子，这部分被排挤出的碳原子必然参与共析反应，使共析点S的含碳量下降，即向左移动。随着合金元素含量增加，共析点的含碳量越来越低。如：Ni含量为13%时，共析点S含碳量只有0.30%。共析点左移表明，在含碳量相同的条件下，合金钢的珠光体组织比碳钢多，因而强度高。2）当合金元素为碳化物形成元素时，由于这些元素与碳形成稳定的碳化物，因而这部分碳被固定，不参与共析反应，故共析点S右移。共析点右移表明，在含碳量相同的条件下，合金钢组织中铁素体含量比碳钢多。由于组织中存在硬而脆的碳化物，铁素体含量会保证塑、韧性，而强度、硬度仍较高。无论共析点S左移还是右移，表明合金钢的含碳量不能和碳钢一样以2.11%为上限。有些合金钢，含碳量很高，但由于有相当数量的铁素体存在，其塑性、韧性仍然较高。

如：我国的Cr12W，2.3%C美国的D6、D7，2.35%C6.合金元素对钢加热时组织转变的影响1）非碳化物形成元素（Ni、Cu）可以降低碳在奥氏体中的扩散激活能，加速碳的扩散，对P→A转变有加速作用。2）强碳化物形成元素（Ti、V、Nb、W）增加碳在奥氏体中的扩散激活能，减缓碳的扩散，对P→A转变有阻碍作用。3）由于强碳化物形成元素使奥氏体成分难以均匀化，提高淬火温度或延长保温时间可使奥氏体成分均匀化（C曲线右移），这也是提高合金钢淬透性的有效方法。4）对A晶粒度的作用：Al、Ti、Nb、V、Zr能形成微细的碳化物质点，且熔点很高，能强烈地抑制奥氏体晶粒长大（高温下）。W、Mo、Cr有一定的阻碍作用，而C、Mn、P则促进奥氏体晶粒长大（降低Fe原子间的结合力）。7.合金元素对过冷奥氏体（C曲线）转变的影响除Co以外，其它合金元素溶入奥氏体，都增大其稳定性，使C曲线右移。1）碳化物形成元素（Ti、Nb、V、W、Mo）含量较多时，使C曲线形状发生改变，强烈推迟珠光体转变，而对贝氏体转变推迟较小；同时升高珠光体转变的温度，降低贝氏体转变温度，出现两组C曲线。2）Cr、Mn强烈推迟贝