合金元素對鋼的性能影響

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1、合金元素對鋼的影響合金元素在鋼中的存在形式：v溶入鐵素體、奧氏體和馬氏體中，以固溶體的溶質(zhì)形式存在v形成強化相，如溶入滲碳體形成合金滲碳體，形成特殊碳化物或者金屬間化合物v形成非金屬夾雜，如合金元素與O、N、S形成氧化物、氮化物和硫化物有些元素如Pb、Ag等游離態(tài)存在。一、合金元素與鐵的相互作用1擴大奧氏體區(qū)的元素（奧氏體形成元素）使A4點上升，A3點下降，導(dǎo)致奧氏體穩(wěn)定區(qū)域擴大v無限擴大奧氏體區(qū)的元素：Ni,Mn,Cov有限擴大奧氏體區(qū)的元素：C,Cu,N2.縮小奧氏體區(qū)的元素（鐵素體形成元素）使A4點下降，A3點上升，導(dǎo)致奧氏體穩(wěn)定區(qū)域縮小v完全封閉奧氏體區(qū)的元素：Cr,Ti,V,W,Mo

2、,Al,Siv縮小奧氏體區(qū)，但不使之封閉的元素：B,Nb,Zr二、合金元素與碳的相互作用1.非碳化物形成元素主要包括：B,N,Ni,Cu,Co,Al,Si等?它們不能與碳元素形成化合物，但可以固溶于鐵中形成固溶體?這些元素都位于元素周期表中鐵元素的右邊2.碳化物形成元素主要包括Ti,Zr,Nb,V,W,Mo,Cr,Mn,Fe?這些元素都位于元素周期表中鐵元素的左邊?它們都可與碳元素形成化合物，但形成的碳化物的性質(zhì)差別很大?Fe-C相圖是研究鋼中相變和對碳鋼進行熱處理時選擇加熱溫度的依據(jù)，因此有必要先了解合金元素對Fe-C相圖的影響。?鋼中有三個基本的相變過程：加熱時奧氏體的形成、冷卻時過冷奧氏

3、體的分解以及淬火馬氏體回火時的轉(zhuǎn)變。合金元素對鋼加熱時奧氏體形成過程的影響合金元素對減小奧氏體晶粒長大傾向的作用也各不相同。Ti、V、Zr、Nb等強碳化物形成元素強烈阻礙奧氏體晶粒長大，細化晶粒。W、Mo、Cr阻止奧氏體晶粒長大的作用中等。非碳化物形成元素Ni、Si、Cu、Co等阻止奧氏體晶粒長大的作用輕微。Mn、P有助于奧氏體晶粒的長大。合金元素對過冷奧氏體分解過程的影響幾乎所有的合金元素（除Co）外都使C－曲線向右移動，即減慢珠光體類型轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的形成速度。除Co、Al以外，所有的合金元素都使馬氏體轉(zhuǎn)變溫度下降。提高淬透性的元素主要有Cr、Mn、Mo、Si、Ni、B合金元素對回火過程的影響合

4、金元素的主要作用是提高鋼的回火穩(wěn)定性（鋼對回火時發(fā)生軟化過程的抵抗能力），使回火過程各個階段的轉(zhuǎn)變速度大大減慢，將其推向更高的溫度。對合金鋼的回火穩(wěn)定性影響比較顯著的為：釩、鎢、鈦、鉻、鉬、鈷、硅等元素；影響不明顯的為：鋁、錳、鎳等元素一、合金元素對鋼力學(xué)性能的影響1．溶解于鐵起固溶強化作用　　幾乎所有合金元素均能不同程度地溶于鐵素體、奧氏體中形成固溶體，使鋼的強度、硬度提高，但塑性韌性有所下降，使鋼具有強韌性的良好配合。2．形成碳化物，起第二相強化、硬化作用　　按照與碳之間的相互作用不同，常用的合金元素分為非碳化物形成元素和碳化物形成元素兩大類。碳化物形成元素包括Ti、Nb、V、W、Mo、C

5、r、Mn等，它們在鋼中能與碳結(jié)合形成碳化物，如TiC、VC、WC等，這些碳化物一般都具有高的硬度、高的熔點和穩(wěn)定性，如果它們顆粒細小并在鋼中均勻分布時，則顯著提高鋼的強度、硬度和耐磨性。3．使結(jié)構(gòu)鋼中珠光體增加，起強化的作用　　合金元素的加入，使Fe-Fe3C相圖中的共析點左移，因而，與相同含碳量的碳鋼相比，亞共析成分的結(jié)構(gòu)鋼（一般結(jié)構(gòu)鋼為亞共析鋼）含碳量更接近于共析成分，組織中珠光體的數(shù)量，使合金鋼的強度提高。二、合金元素對鋼工藝性能的影響1．對熱處理的影響　?。?）對加熱過程奧氏體化的影響：合金鋼熱處理可適當(dāng)提高加熱溫度和延長保溫時間　　合金鋼中的合金滲碳體、合金碳化物穩(wěn)定性高，不易溶入奧

6、氏體；合金元素溶入奧氏體后擴散很緩慢，因此合金鋼的奧氏體化速度比碳鋼慢，為加速奧氏體化，要求將合金鋼（錳鋼除外）加熱到較高的溫度和保溫較長的時間。除Mn外的所有合金元素都有阻礙奧氏體晶粒長大的作用，尤其是Ti、V等強碳化物形成的合金碳化物穩(wěn)定性高，殘存在奧氏體晶界上，顯著地阻礙奧氏體晶粒長大。因此奧氏體化的晶粒一般比碳鋼細?！　。?）對過冷奧氏體轉(zhuǎn)變的影響：合金鋼淬透性更好，可減小淬火冷速，減小淬火變形。但殘余奧氏體增多　　除Co外，所有溶于奧氏體中的合金元素，都使過冷奧氏體的穩(wěn)定性增大，使C曲線右移，馬氏體臨界冷卻速度減小，淬透性提高。這使得合金鋼利用較小的冷卻速度即能淬成馬氏體組織，可減小

7、淬火變形。因此大尺寸、形狀復(fù)雜或要求精度高的重要零件需要用合金鋼制作。除Co、Al外，大多數(shù)合金元素都使Ms點降低，使合金鋼淬火后的殘余奧氏體量比碳鋼多，這將對零件的淬火質(zhì)量會產(chǎn)生不利影響。　?。?）對回火轉(zhuǎn)變的影響：合金鋼耐回火性好，回火后強韌性配合更好，有些鋼可產(chǎn)生“二次硬化”　　合金鋼回火時馬氏體不易分解，抗軟化能力強，即提高了鋼的耐回火性，回火后能有更好的強韌性配合。合金元素能提高馬氏體分