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第4章 钢的合金化.ppt

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武汉大学物理科学与技术学院 第四章 钢的合金化 4.1 合金元素对钢中基本相的影响 4.2 合金元素对Fe- Fe3C相图的影响 4.3 合金元素对热处理的影响 4.1 合金元素对钢中基本相的影响 4.1 合金元素对钢中基本相的影响 4.1 合金元素对钢中基本相的影响 4.2 合金元素对Fe-Fe3C相图的影响 4.2 合金元素对Fe-Fe3C相图的影响 4.2 合金元素对Fe-Fe3C相图的影响 4.3 合金元素对热处理的影响 4.3 合金元素对热处理的影响 4.3 合金元素对热处理的影响 4.3 合金元素对热处理的影响 习题与思考题 习题与思考题 * 第四章 钢的合金化 钢的合金化 —— 向钢种加入一些元素,以改善其性能 —→合金钢 钢中常用的合金元素有: Mn、Cr、Ni、W、Mo、V、Ti、Cu、 Al、 Si、B、N、 Nb、Zr、 RE (稀土)等。 低合金钢 中合金钢 高合金钢 0 5% 10% 合金元素总量 4.1 合金元素对钢中基本相的影响 ↗ 溶入F中形成合金铁素体 合金元素加入碳钢中 ↘ 与碳化合形成合金碳化物 1. 形成合金铁素体 几乎所有的元素(除Pb外)都可不同程度地溶入F中 —→合金铁素体 —— α- Fe的间隙或置换固溶体 固溶强化的作用 使F的性能发生变化: 强度、硬度提高; 当F中的 Si0.6%、 Mn1.5%、Ni≥5%、 Cr≥2%时,韧性下降 当F中的 Mn≤1.5%、Ni<5%、 Cr<2%时,韧性提高 —— 钢中合金元素有一定的合理含量范围。 2. 形成合金碳化物 与碳亲和力 很弱 —— 非碳化物形成元素: Ni、Si、Cu、Al、Co 等 较强 —— 碳化物形成元素: Fe、Mn、Cr、Mo、W、V、Ta、Nb、Zr、Ti 弱 中强 强 增强方向 ↗合金渗碳体 —→ 形成合金碳化物 ↘特殊碳化物 —→ 不能形成碳化物 合金碳化物稳定性高,难溶于A中,不易聚集长大 —→提高钢的强度、硬度、耐磨性。 (1 )合金渗碳体 —— 弱和中强碳化物形成元素置换Fe3C中的Fe原子形成。 如 (Fe、Mn)3C、(Fe、Cr)3C 、(Fe、W)3C等。 碳也能被置换,如(Fe、Cr)3 (C,B)等。 合金渗碳体 —— 低合金钢中的主要强化相。 (2) 特殊碳化物 —— 强和中强碳化物形成元素(>5%时)形成。 如:VC、TiC、Cr23C6、Cr7C3、WC、Mo2C等。 特殊碳化物 —— 中高合金钢中的主要强化相。 (3) 碳化物的稳定性、熔点、硬度、耐磨性的比较 特殊碳化物>合金渗碳体>渗碳体 (4) 形成碳化物的顺序 按元素与碳的亲和力,先强后弱。 4.2 合金元素对Fe- Fe3C相图的影响 1. 扩大A相区 元素:Ni、Mn、Co、C、N、Cu等 影响:使S点、E点向左下方移动, A3和A1温度降低。 当大量加入其中某些元素(如Ni、 Mn等)时,可使 A3降至室温以下, 使钢在室温下 的组织仍为单相奥氏 体。 —— 奥氏体钢 2. 缩小A相区 元素:Cr、V、Mo、W、Ti、Si、B、Nb、Ta、Zr 等。 影响:使S点、E点向左上方移动, A3和A1温度提高。 当大量加入其中某些元素(如 Cr、Mo、Si等)时,可 使钢在
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