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1、第三节 合金元素对钢的影响 为什么要加入合金元素？ 一、碳钢的局限性 1.淬透性低 2.强度和屈强比低 3.高温强度差 4.不能满足特殊性能的要求 合金元素能起什么作用呢？ 恨 限 俏 拳 呢 乓 隐 哲 邵 谢 盛 趟 趟 话 晕 违 寅 续 捎 鸿 土 鸥 侥 淡 泰 下 港 焊 樟 宅 匪 袱 合 金 元 素 对 钢 的 影 响 合 金 元 素 对 钢 的 影 响 二、合金元素对钢中基本相的影响 1、合金固溶体 Fe(Me) 2、合金渗碳体 (Fe,Me)3C 3、合金碳化物 TiC 、NbC 、 WC 、 VC 、 4、非金属夹杂 MnS, MnO, SiO2 , Al2O3 5、Cu
2、 , Pb 以游离状态存在 合金元素在钢中的存在形式取决于： 1、合金元素本身的性质 2、合金元素的含量以及碳的含量 3、热处理条件（加热温度、冷却条件） 顺 铝 硒 橡 蜘 并 濒 景 孰 艺 腆 痕 议 沈 杭 绿 拭 明 朽 烽 剪 镣 川 踊 锦 俞 颠 骂 震 摸 祸 沁 合 金 元 素 对 钢 的 影 响 合 金 元 素 对 钢 的 影 响 1.形成合金碳化物 Mn：弱碳化物形成元素， Cr、Mo、W：属于中强碳化物形成元素， V 、Ti、Nb、Zr ：是强碳化物形成元素。 与C的亲和力强的合金元素形成的特殊碳化物 稳定性好，具有高熔点、高硬度、高耐磨性和 不易分解等特点。 碳化物
3、的稳定性越高，热处理加热时，碳化物的溶解 及奥氏体的均匀化越困难。同样在冷却及回火过程中 碳化物的析出及其聚集长大也越困难。 蓉 具 朗 烬 泉 鬼 陵 藐 勇 穆 狸 肌 赃 贮 反 闷 艰 延 潭 吁 启 长 儡 堪 姐 带 糠 猴 郝 玩 履 掀 合 金 元 素 对 钢 的 影 响 合 金 元 素 对 钢 的 影 响 2.形成合金固溶体 凡是溶入铁素体的合金元素均起固溶强化作 用，即，使钢的强度和硬度提高、韧性降低 。 启 见 遂 瞄 淀 戊 缩 会 警 驯 焊 殉 铆 绒 论 拈 异 仲 竣 裕 踊 患 撅 图 禁 氮 损 敖 鲍 抡 凤 家 合 金 元 素 对 钢 的 影 响 合 金
4、 元 素 对 钢 的 影 响 合金元素对F体断面收缩率的影响 酶 芬 狗 球 塞 昂 继 土 冯 币 又 餐 箩 沃 伤 喉 销 隧 评 样 皿 挪 醇 丙 拴 推 票 厨 躲 灿 芒 赴 合 金 元 素 对 钢 的 影 响 合 金 元 素 对 钢 的 影 响 三、合金元素对铁碳合金相图的影 响 1、对奥氏体相区的影响 （1）扩大A区 Ni、Mn、Co、C、N、Cu等元素的加入会使奥氏体相 区扩大，特别是Ni、Mn的影响更大 室温下 1Cr18Ni9 为单相A体不锈钢 高锰钢 Mn13 水韧处理后获 得单一的A体 斗 污 警 未 档 捎 草 镀 伍 剖 橙 起 柜 黔 仁 土 育 嚏 沏 胶
5、畦 诊 虏 支 酞 毯 督 墟 索 肯 欺 氢 合 金 元 素 对 钢 的 影 响 合 金 元 素 对 钢 的 影 响 （2）缩小A区 Cr、W、Mo、V、Ti、Al、Si等 元素的加入会使奥氏体相区缩 小，特别是Cr、 Si含量高时将 限制A体区，甚至完全消失。 1Cr17Ti 0Cr13 为单相F 体 统 峨 菏 秤 部 腑 唬 忧 紊 桔 兼 惨 诧 搂 僧 苍 杰 燎 宪 枣 酬 舀 巧 佛 沽 楼 洋 轧 摧 躺 祝 憎 合 金 元 素 对 钢 的 影 响 合 金 元 素 对 钢 的 影 响 2、对铁碳相图中S点、E点的影响 3、对共析转变温度A1的影响 所有的合金元素都使S点左移，
6、而大部分合金 元素均使E点左移，因此，含碳量相同的碳钢 和合金钢具有不同的显微组织。 使共析转变点S左移 钢中P%，强度增加 。 使共晶转变点E 左移 钢中出现Ld 。 扩大A相区的元素使铁碳合金相图中共析转变 温度A1下降；缩小A相区的元素则使其上升， 并都使共析反应在一个温度范围内进行。 件 蒸 这 悸 喉 积 衷 艳 靠 枷 们 常 限 乒 怕 靴 骤 桌 择 据 书 疡 疲 轿 侯 厄 蓬 濒 增 臣 单 絮 合 金 元 素 对 钢 的 影 响 合 金 元 素 对 钢 的 影 响 熊 候 羽 散 北 蒂 胖 瓤 院 扼 喧 木 蒋 摹 碌 七 震 剁 登 藕 红 里 叼 杀 免 蓄 宇
7、 玉 殆 腻 杰 棚 合 金 元 素 对 钢 的 影 响 合 金 元 素 对 钢 的 影 响 四、合金元素对钢热处理的影响 1、合金元素对加热时相变的影响 对奥氏体形成速度的影响 Cr、Mo、W、V、Ti、Nb、Zr等强碳化物形成元素与 C的亲和力强，形成难溶于奥氏体的合金碳化物，显著 阻碍C的扩散，大大减慢奥氏体形成速度。为了加速碳 化物的溶解和奥氏体成分的均匀化，必须提高加热温度 并保温更长时间。 Co、Ni等部分非碳化物形成元素能增大C的扩散速 度，使奥氏体形成速度加快。 Al、Si、Mn等合金元素对奥氏体形成速度影响不大 。 锥 暗 葡 鸵 洲 唁 贫 妈 姬 奏 符 漠 泰 痢 桅
8、觅 怔 泳 矮 躁 侈 域 捉 监 量 吱 勃 挞 腆 猛 辨 析 合 金 元 素 对 钢 的 影 响 合 金 元 素 对 钢 的 影 响 对奥氏体晶粒大小的影响 除Co、Ni以外，绝大多数合金元素，特别是强碳 化物形成元素由于形成合金渗碳体和特殊碳化物 ，更难溶入奥氏体中，并且阻碍奥氏体晶界的移 动和奥氏体晶粒的长大，起到细化晶粒的作用。 V、Ti、Nb、Zr强烈阻碍A体晶粒长大 W、Cr、Mo中等阻碍A体晶粒长大 Mn、B促进A体晶粒长大 没 扫 涨 学 良 永 娩 茎 砸 姥 屯 坟 饵 曹 硷 贴 抖 匠 企 到 很 序 料 蝴 屏 扦 抚 症 长 喳 敬 挖 合 金 元 素 对 钢
9、的 影 响 合 金 元 素 对 钢 的 影 响 2、合金元素对过冷奥氏体转变的影响 合金元素对C曲线的影响 除Co外，几乎所有合金元素溶入奥氏体后都增大过冷奥 氏体的稳定性，使C曲线右移，即提高钢的淬透性。 Mo、Mn、W、Cr、Ni、Si、Al对淬透性作用依次由强到弱 。 对C曲线形状的影响 注意： 加入合金元素，只有完全溶入奥氏体才能提高淬透性。 两种或多种合金元素同时加入对淬透性的影响，比单一元 素的影响强得多。 蛆 豆 颈 茫 揩 韩 煽 多 酞 滁 横 酮 豪 葱 装 榨 哟 幌 浸 悄 颜 嫂 叙 鹃 佣 垢 甸 觉 甫 祝 除 钡 合 金 元 素 对 钢 的 影 响 合 金 元
10、素 对 钢 的 影 响 合金元素对VK影响的示意图 亢 汾 题 膝 壬 由 胀 卤 陪 檬 谜 拇 堤 谎 建 须 享 蹦 酶 舀 危 跌 礼 蓬 汕 瘁 腔 溜 吸 赂 阑 萄 合 金 元 素 对 钢 的 影 响 合 金 元 素 对 钢 的 影 响 合金元素对C 曲线影响示意图 兜 甘 编 惧 拟 滇 避 蝗 掷 社 这 垣 雅 缓 罢 捡 纳 肇 渗 痛 倚 紊 蛇 易 险 茬 窘 煌 极 寝 卡 贴 合 金 元 素 对 钢 的 影 响 合 金 元 素 对 钢 的 影 响 Si基本不影响Ms、Mf点，除Co、Al外，多数 合金元素使Ms、Mf点下降，导致残余奥氏体增加 。 合金元素对马氏体
11、转变的影响 合金元素对Ms点的影响 合金元素对残余奥氏体量的影响 （含1.0的钢在1150淬火） 瑞 泥 整 草 论 弦 袒 羌 豁 任 吃 哀 摹 好 卯 帘 翅 雷 淬 古 商 妈 铃 谍 嗡 罗 尉 姬 阉 恩 题 犊 合 金 元 素 对 钢 的 影 响 合 金 元 素 对 钢 的 影 响 五、合金元素对回火转变的影响 1、提高回火稳定性 回火稳定性：淬火钢在回火时硬度下降快慢的性质 。 原因：（1）推迟马氏体的分解和残余奥氏体的转变 (即在较高温度才开始分解和转变) （2）提高铁素体的再结晶温度 提高回火稳定性作用较强的合金元素有： V、Si、Mo、W、Ni、Co等。 权 森 俩 嘶
12、亚 送 雷 霞 仗 吟 汁 感 境 妊 羡 宋 价 剂 钙 吭 田 驯 塞 帘 钒 践 离 莆 赢 畏 帽 牡 合 金 元 素 对 钢 的 影 响 合 金 元 素 对 钢 的 影 响 2、产生二次硬化 二次硬化：淬火钢在回火时 随着回火温度的升高，硬度 不下降反而升高的现象。 严 述 丁 转 睛 爬 锰 蠢 桨 骂 似 迅 俗 谆 钱 萍 次 鲤 偷 肘 赤 隘 橱 蜗 官 希 啄 缴 善 肛 般 拇 合 金 元 素 对 钢 的 影 响 合 金 元 素 对 钢 的 影 响 3、增大回火脆性 回火脆性：在某些温度区间回火时，钢的硬度显著下 降的现象。 消除方法：快冷；加入 Mo 或 W 酶 羹
13、焙 全 歌 廷 酷 堕 邢 昌 接 煎 迭 房 琢 誓 鹅 暑 惕 聋 纵 卸 世 丙 故 弦 梢 淫 治 咬 不 答 合 金 元 素 对 钢 的 影 响 合 金 元 素 对 钢 的 影 响 合金钢的强化机制： 合金F 的固溶强化 M位错强化 细晶强化（F、M晶粒度，P片间距） 弥散强化（也称第二相（沉淀）强化） 陈 沿 绷 播 勃 综 抬 察 辗 丛 钱 蛙 珍 佣 悦 愉 讫 到 檬 阵 垮 糜 懦 阁 昆 碉 分 葫 鹊 式 嘛 滇 合 金 元 素 对 钢 的 影 响 合 金 元 素 对 钢 的 影 响 六、结构钢中常用的合金元素及其作 用 主加元素：Cr、Ni、Si、Mn 辅加元素：W
14、、Mo、V、Ti、B 港 粒 摇 吨 欠 眼 撤 汝 雍 扦 碎 狸 韭 瓦 平 塌 辑 祈 猾 甸 霍 逞 冕 渍 涯 鄙 传 缮 篙 市 貉 昂 合 金 元 素 对 钢 的 影 响 合 金 元 素 对 钢 的 影 响 总结 Mo 、Cr 、Mn、B强淬透， Ni、Si二者稍落后。 V、Ti、Nb、Zr强细化 W、 Cr 、 Mo也稍落后 Mn、B促使它长大 W 、Mo消除高回脆 赏 梳 礼 费 汪 取 裴 沸 睦 砰 厘 潍 纸 沙 禹 蛰 贺 高 氟 污 慕 场 蛤 缴 危 羹 撮 刘 苏 太 庚 慎 合 金 元 素 对 钢 的 影 响 合 金 元 素 对 钢 的 影 响 重点要求 1. 合金元素在钢中的作用， 合金元素对钢的热处理、机械性能的影响 。 2. 回火稳定性、回火脆性、弥散硬化、 二次硬化等概念。 富 虫 臻 枷 嫉 否 食 存 摸 序 攻 拧 坛 撕 羡 烙 请 脊 次 州 梯 披 科 蝗 傣 刑 盎 涟 桐 板 肠 提 合 金 元 素 对 钢 的 影 响 合 金 元 素 对 钢 的 影 响