第1章钢的合金化原理_0904.ppt

第一章 钢的合金化原理;§1.1 钢中的合金元素;2. 杂质元素 由冶炼时所用原材料以及冶炼方法和工艺操作等所带入钢中的化学元素。 注意: 同一元素既可能作为合金元素又可能杂质，若属于前者，则决定钢的组织与性能；若属于后者，则影响钢的质量。 如：当H，S，P等元素在钢中一般都为杂质元素，但当其作为合金元素时：H—储氢合金； S—易切削钢；P—耐磨钢。 ;3. 合金钢 在化学成分上特别添加合金元素用以保证一定的生产和加工工艺以及所要求的组织与性能的铁基合金。 M5％时，称为低合金钢； M 5~10％，称为中合金钢； M10％, 称为高合金钢； 不过这种划分并没有严格的规定。 ;4. 微合金元素与微合金化钢 微合金元素 有些合金元素如V，Nb，Ti, Zr和B等，当其含量只在0.1%左右（如B 0.001%，V 0.2 %）时，会显著地影响钢的组织与性能，将这种化学元素称为微合金元素。 微合金钢 加入了微合金元素, 使钢的组织或性能有明显改变的这类钢则称为微合金钢。 ;二. M分类及Fe-M的类型 ;2. Fe-M二元相图的类型 同素异型转变 A3（910℃） A4（1390℃） α-Fe ← ---- → γ –Fe ← ---- → δ -Fe 奥氏体形成元素： 在γ-Fe中有较大的溶解度,且能稳定γ相；如 Mn, Ni, Co, C, N, Cu； 铁素体形成元素： 在α-Fe中有较大的溶解度，且能稳定α相。如：V，Nb, Ti 等。; 按照M对Fe-M影响: 扩大γ相区 使A3降低，A4升高。一般为奥氏体形成元素 缩小γ相区： 使A3升高，A4降低。一般为铁素体形成元素 ;扩大γ相区 分为两类： 1）开启γ相区 Mn, Ni, Co 与 γ-Fe无限互溶.;2）扩大γ相区 有C，N，Cu等。如Fe-C相图，形成的扩大的γ相区，构成了钢的热处理的基础。 ;缩小γ相区：也分为两类: 1）封闭γ相区 使相图中γ区缩小到一个很小的面积形成γ圈, 其结果使δ相区与α相区连成一片。如V, Cr, Si, A1, Ti, Mo, W, P, Sn, As, Sb。 ;2）缩小γ相区：Zr, Nb, Ta, B, S, Ce 等。;3. 生产中的意义 可以利用M扩大和缩小γ相区作用，获得单相组织，具有特殊性能，在耐蚀钢和耐热钢中应用广泛。 合金元素对相图的影响，可以预测合金钢的组织与性能。 ;三. M对Fe - C相图的影响 ;2. 改变了共晶温度 ; 3. 改变了共析含碳量 所有合金元素均使S点左移。 提问：对组织与性能有何影响呢？ ;四. M与钢中晶体缺陷的相互作用 ;2. 对组织与性能影响很大 回火脆性：当P，As，Sn，Bi，Sb在晶界发生偏聚 时----晶界脆性； 淬透性：钢中加微量B时，大大提高钢的淬透性； 晶界强化：耐热钢中加入B，Zr等，提高晶界强度； 晶界迁移与晶界扩散 晶间腐蚀 优先成核：相变时晶体缺陷处优先成核。 ;3. 为什么会产生晶界内吸附？ 晶界层内原子排列比较稀疏，溶质原子处在晶界层产生的畸变能比处在晶内产生的畸变能要小得多，这种畸变能之差产生晶界内吸附； 溶质原子与晶界和晶内的静电交互作用。 ; Cg----溶质原子在缺陷处吸附浓度 Co----溶质原子在钢中的平均浓度， Q----单位溶质原子在未畸变区和进入缺陷区引起的畸变能之差，单位为cal/g 当Q 升高时，Cg/Co提高，说明内吸附严重； 当T 升高时，Cg-→Co，内吸附降低； T 降低时，内吸附提高。;五. 合金钢的分类与编号 ;按金相组织分类 　1）按平衡状态或退火状态的组织分： 　 亚共析钢，共析钢，过共析钢和莱氏体钢； 　 2）按正火组织分: P钢，B钢，M钢，A钢； 　3）按加热冷却时有无相变和室温时的金相组织分： 　　　 F钢，M钢，A钢和双相钢。 按化学成分分：碳素钢和合金钢； 按工艺特点分：铸钢, 渗碳钢, 易削钢等； 按质量等级分: 普通质量钢、优质钢、高级优质钢和特级优质钢。;2. 合金钢的编号方法 ;合金元素M 平均含量小于1.5%时，只标元素。如：20MnVB：0.20%C, 1.5%Mn, 0.2%V, 微量B； 平均含量在1.5-2.49％，2.50-3.49％…22.50-23.49％…应相应地写为 2, 3，