金属材料与热处理 第2版 第八单元 低合金钢和合金钢.pptx

第八单元

低合金钢和合金钢;Q235—A·F;45;T12A;ZG200-400;碳钢在性能上的不足;碳钢在性能上的不足;碳钢不能完全满足科学技术和工业的发展要求。为了提高钢的性能，在铁碳合金中特意加入合金元素所获得的钢种，称为合金钢。

合金钢有较好的性能，但也有不少缺点。最主要的是由于含有合金元素，其生产和加工工艺比碳钢差，也比较复杂，价格也较昂贵。因此，在应用碳钢能够满足要求时，一般不使用合金钢。;为了提高钢的性能，在冶炼时特意加入一些合金元素（主要是过渡族元素）所得到的钢称为合金钢。;钢中常用的合金元素;合金元素的存在形式;???按合金元素含量多少，分为

??????低合金钢（合金元素总量低于5%）

?????中合金钢（合金元素总量为5%-10%）

?????高合金钢（合金元素总量高于10%）;?按所含的主要合金元素，分为

?????铬钢（Cr-Fe-C)

?????铬镍钢（Cr-Ni-Fe-C)

?????锰钢（Mn-Fe-C)

?????硅锰钢（Si-Mn-Fe-C);?合金钢的性能比碳钢优良，原因是加入合金元素后，钢的基本组元铁和碳与加入的合金元素会发生交互作用，钢的合金化目的就是希望利用合金元素与改善钢的组织和性能。?;合金元素与铁、碳的作用;一、合金元素与铁的作用;1.溶于基体中形成合金F或合金A;;二、合金元素与碳的作用;凡是在化学元素周期表中排在铁（第26号）右侧的合金元素，它们与碳的结合力小于铁，都是非碳化物形成元素，它们是Ni、Co、Cu、Si、Al、N、B等。由于不能形成碳化物，除了在极少数高合金钢中可形成金属间化合物外，这些元素几乎都溶解在铁素体、奥氏体或马氏体中。;凡是在化学元素周期表中排在铁左侧的合金元素，它们与碳的结合力大于铁，都是碳化物形成元素，与碳结合形成合金渗碳体或碳化物。而且离铁越远，越易形成比Fe3C更稳定的碳化物。

按它们与碳结合的能力，由由强到弱为：Ti、Zr、Nb、V、W、Mo、Cr、Mn、Fe。;Fe、Mn、Cr、Mo、W、V、Nb、Zr、Ti;碳化物的影响

碳化物是钢中的重要相之一，碳化物的类型、数量、大小、形状及分布对钢的性能有很重要的影响。;三、合金元素对Fe-Fe3C相图的影响;1.合金元素对A、F相区的影响;（1）扩大奥氏体区的合金元素;Mn元素对奥氏体区的影响;

缩小奥氏体区的元素有铬、钼、硅、钨等，使A1和A3温度升高，使S点、E点向左上方移动，从而使奥氏体区域缩小。由于A1和A3温度升高了，这类钢的淬火温度也相应地提高了。

当加入的元素超过一定含量后，则奥氏体可能完全消失，此时，钢在包括室温在内的广大温度范围内获得单相铁素体，通常称之为铁素体钢。如含17%～28%Cr的Cr17、Cr25、Cr28不锈钢就是铁素体不锈钢。;Cr元素对奥氏体区的影响;2.改变Ｅ和共析点参数的元素;合金元素对S点的影响;对Fe-Fe3C相图临界点(S和E点)的影响;三、合金元素对热处理的影响;

;对奥氏体晶粒大小的影响

1.强碳化物形成元素Mo、W、V、Ti等抑制奥氏体晶粒长大；其中以钛的作用最强。

2.非碳化物形成元素Si、Co、Ni等阻止奥氏体晶粒长大的作用减弱。

3.Mn、P具有促进奥氏体晶粒长大的倾向。;2．合金元素对过冷奥氏体分解转变的影响;进入下一节;必须指出,加入的合金元素,只有完全溶于奥氏体时,才能提高淬透性。如果未完全溶解,则碳化物会成为珠光体的核心,反而降低钢的淬透性。

另外,两种或多种合金元素的同时加入(如,铬锰钢、铬镍钢等),比单个元素对淬透性的影响要强得多。;除Co、Al外,多数合金元素都使Ms和Mf点下降。其作用大小的次序是：Mn、Cr、Ni、Mo、W、Si。其中Mn的作用最强,Si实际上无影响。

Ms和Mf点的下降,使淬火后钢中残余奥氏体量增多。残余奥氏体量过多时,可进行冷处理(冷至Mf点以下),以使其转变为马氏体;或进行多次回火,这时残余奥氏体因析出合金碳化物会使Ms、Mf点上升,并在冷却过程中转变为马氏体或贝氏体(即发生所谓二次淬火)。;3.合金元素对回火转变的影响;由于合金钢的回火稳定性比非合金钢高，在相同的回火温度下，合金钢的强度、硬度高于非合金钢。

若要求得到同样的回火硬度时，则合金钢的回火温度就比同样碳质量分数的非合金钢高，回火的时间也长，内应力消除得好，钢的塑性和韧度指标就高。;产生二次硬化

一些Mo、W、V含量较高的高合金钢回火时,硬度不是随回火温度升高而单调降低,而是到某一温度(约400℃)后反而开始增大,并在另一更高温度(