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钢中合金元素的作用
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
合金元素对钢中基本相的影响
1、合金固溶体    α—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 , 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)
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。
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。
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
(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。
2、对铁碳相图中S点、E点的影响
所有的合金元素都使S点左移,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。
3、对共析转变温度A1的影响
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。
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
  (1)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。
       (2)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
2、合金元素对过冷奥氏体转变的影响
⑴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。
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。
⑵合金元素对马氏体转变的影响
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。
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。
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。
产生二次硬化的原因:1.残余奥氏体的转变:Mn、Mo、W、Cr、Ni、V、Co  2.V、Mo、W、Cr、Ni、Co(Co仅在高含量并有其他合金元素存在时,由于能产生弥散分部的金属间化合物才有效)
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:①快冷;②加入 Mo 或 W
合金钢的强化机制:1.合金F 的固溶强化2.M位错强化3.细晶强化(F、M晶粒度,P片间距↓)4.弥散强化(也称第二相(沉淀)强化)
 
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、Mo、V、Ti、B
1.提高淬透性:强烈的有Mo、Cr、Mn、B,其次是Ni、Si  2.细化晶粒:强烈的有Ti、V其次是W、Mo、Cr  3.促使晶粒长大Mn和B  4.消除高温回火脆性Mo和W
 
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

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