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《金屬材料學(xué)--鋼鐵材料的合金化原理課件.ppt》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、金屬材料學(xué)四、鋼鐵材料的合金化原理 -合金元素在鋼中的存在方式合金化的作用純金屬中只能采用位錯(cuò)強(qiáng)化和晶粒細(xì)化強(qiáng)化，且強(qiáng)化效果受到一定限制金屬結(jié)構(gòu)材料廣泛采用合金化，合金化后增加了固溶強(qiáng)化和第二相強(qiáng)化方式，同時(shí)使強(qiáng)化技術(shù)與工藝豐富多彩傳統(tǒng)認(rèn)為合金化主要作用是提高鋼材淬透性，但實(shí)際合金化的作用已遠(yuǎn)不止這一作用Fe-C合金鋼鐵材料實(shí)質(zhì)上是Fe-C合金Fe-C合金發(fā)現(xiàn)的偶然性C的間隙固溶強(qiáng)化的經(jīng)濟(jì)有效性C形成各種碳化物（最典型的是Fe3C）C的加入使鐵的固態(tài)相變復(fù)雜多變，由此導(dǎo)致鋼的性能變化范圍大幅度擴(kuò)大熱處理技術(shù)的發(fā)展成分與相合金元素加入后，使鋼的基體化學(xué)成分發(fā)生變化，同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生
2、新相具有在一定程度內(nèi)變化的化學(xué)成分、具有不同的晶體結(jié)構(gòu)因而不同性能和性質(zhì)、用相界面與其他相分隔的部分物質(zhì)被稱為相成分分析，元素與含量相分析，晶體結(jié)構(gòu)（衍射晶面間距）與量（衍射強(qiáng)度）和尺寸組織分析，形貌（成分與相相同時(shí)有可能形貌不同，如珠光體、索氏體、托氏體）鋼中基礎(chǔ)相α-鐵，室溫穩(wěn)定，體心立方點(diǎn)陣，點(diǎn)陣產(chǎn)生0.286645±1nm，由此計(jì)算出的最小原子間距為0.248240nm，配位數(shù)為12時(shí)的原子直徑為0.25715nm，理論摩爾體積為0.709165×10-5m3/mol，理論密度為7.875Mg/m3，通常采用的實(shí)際測定密度7.870Mg/m3，室溫線脹系數(shù)11.8×1
3、0-6/K。合金化后稱為鐵素體鋼中基礎(chǔ)相γ-鐵,912—1394℃穩(wěn)定,面心立方點(diǎn)陣,912℃點(diǎn)陣常數(shù)0.36468nm,計(jì)算最小原子間距（即配位數(shù)12時(shí)原子直徑）0.25787nm，理論摩爾體積0.730163×10-5m3/mol，理論密度7.649Mg/m3，實(shí)測密度為7.694Mg/m3。α→γ相變時(shí)體積變化約-0.66%。室溫下γ鐵點(diǎn)陣常數(shù)0.35782nm，計(jì)算最小原子間距（即配位數(shù)12時(shí)原子直徑）0.25302nm,理論摩爾體積0.689728×10-5m3/mol，理論密度為8.097Mg/m3。合金化后稱為奧氏體合金元素在鋼中的存在方式固溶于鐵基體，使其熱力
4、學(xué)行為和相變行為發(fā)生明顯改變，產(chǎn)生固溶強(qiáng)化形成第二相，各種類型的第二相將產(chǎn)生顯著不同的作用僅固溶的元素：周期表鐵右邊如Co、Ni、Si；但金屬性較強(qiáng)元素會(huì)形成單質(zhì)第二相如Cu；非金屬性較強(qiáng)元素與金屬形成化合物如C、N、O、S、P大多數(shù)合金元素即可固溶也可形成第二相鋼中第二相種類碳化物氮化物硼化物金屬間化合物非金屬化合物（夾雜物）單質(zhì)如銅、石墨固溶合金元素對(duì)相圖的影響1擴(kuò)大γ相區(qū)的奧氏體形成元素（使Α3溫度降低，Α4溫度升高）：－開啟γ相區(qū)：主要有錳、鈷和鎳三種元素－擴(kuò)大γ相區(qū)：主要有碳、氮、銅、金、鋅等元素開啟γ相區(qū)相圖溫度FeγαA4A3δ錳對(duì)Fe-Fe3C相圖奧氏體區(qū)的影
5、響15001400130012001100100090080070060000.20.40.60.81.01.21.41.61.82.0溫度，℃碳含量，%0.35Mn2.5Mn4Mn9Mn6.5Mn開啟γ相區(qū)相圖的特點(diǎn)合金元素在γ-Fe中可以無限固溶，因而使γ相區(qū)存在的溫度范圍顯著變寬，使δ和α相區(qū)明顯縮小，當(dāng)固溶度較大時(shí)甚至在室溫溫度也仍可使鋼保持為單相奧氏體。奧氏體形成元素如鎳，本身就具有面心立方點(diǎn)陣；而錳和鈷的多型性固態(tài)相變晶型中，在一定溫度范圍內(nèi)存在著面心立方點(diǎn)陣。鈷的特殊性，它開啟γ相區(qū)，但卻使Α3溫度略微升高，這使鈷產(chǎn)生了一些反常的行為（如降低鋼的淬透性）。擴(kuò)大γ
6、相區(qū)相圖溫度FeγαδA4A3A1擴(kuò)大γ相區(qū)相圖的特點(diǎn)合金元素在γ-Fe中有限固溶，當(dāng)合金元素含量超過溶解度限時(shí)，則將出現(xiàn)石墨、ε-銅等單質(zhì)相或Fe3C、Fe4N等化合物相。低于Α3溫度的A1溫度出現(xiàn)共析相變：γ→α＋第二相，該溫度下合金元素在γ-Fe中的固溶度大于在α-Fe中的固溶度γ相區(qū)的右端點(diǎn)一般連接一共晶相變固溶合金元素對(duì)相圖的影響2縮小γ相區(qū)的鐵素體形成元素（使Α3溫度升高、Α4溫度降低）：－封閉γ相區(qū)：形成γ相圈，主要有釩、鉻、鈦、鉬、鎢、鋁、硅、磷、錫、銻、砷等，其中釩和鉻在α-Fe中無限固溶－縮小γ相區(qū)：出現(xiàn)了金屬間化合物，破壞了γ圈的完整性，使得α-Fe相區(qū)
7、與δ-Fe相區(qū)被分割開，主要有硼、鋯、鈮、鉭、硫、鈰封閉γ相區(qū)相圖溫度FeγαA4A3封閉與開啟γ相區(qū)相圖的對(duì)稱性溫度γαA4A3ΔH<0溫度γαA4A3ΔH>0鉬對(duì)Fe-Fe3C相圖奧氏體區(qū)的影響15001400130012001100100090080070060000.20.40.60.81.01.21.41.61.82.0溫度，℃碳含量，%7Mo4Mo2Mo0Mo鉻對(duì)Fe-Fe3C相圖奧氏體區(qū)的影響15001400130012001100100090080070060000.20.40.60.8
