第1页：钢的合金化
钢的合金化：本页为图示内容，标明本章讲合金元素在钢中的作用方式及其影响。
第2页：合金钢的概念
合金钢的概念
- 合金钢
- 为了提高钢的机械性能、工艺性和物理性，有目的的向碳钢中加入某些合金元素而生产的钢叫合金钢。
- 向钢中加入的多种元素称合金元素。
第3页：合金元素形成固溶体
合金元素形成固溶体
- 一、合金元素在钢中的作用方式
- 1．形成固溶体（溶于铁中）
- （1）扩大γ相区元素（奥氏体稳定化元素）Mn,Ni作用最强，A4提高，A3降低
- （2）扩大α相区元素（F稳定化元素）A3提高，A4降低
- 强碳化物形成元素Cr,Mo,W,V,Nb,Ti
第4页：合金元素形成碳化物
合金元素形成碳化物
- 一、合金元素在钢中的方式
- 2、形成碳化物K
- （1）碳化物形成元素
- Mn,Cr,Mo, W, V,Nb,Zr,Ti
- （2）非碳化物形成元素
- Ni,Co,Cu,Si,Al，N，B
第5页：合金元素对相区的影响
合金元素对相区的影响
- 二、Me对铁碳相图的影响
- 1．影响A和F存在的范围
- Mn，Ni扩大γ相区，扩大A存在的区域
- 1Cr18Ni9和ZGMn13，室温下单相A
- Cr，Ti，Si缩小γ相区均缩小A存在区域
- 1Cr17Ti高铬铁素体不锈钢
第6页：Me对相区范围的影响
Me对相区范围的影响：本页为图示内容，显示奥氏体区扩大或缩小的变化。
第7页：Me对相图影响（续）
Me对相图影响（续）：本页为图示内容，标出单相奥氏体与单相铁素体区的范围。
第8页：S点与E点的移动
S点与E点的移动
- 二、Me对铁碳相图的影响
- 2．使S、E点大大左移
- 扩大γ相区元素，使A1下降
- 缩小γ相区元素，使A1上升
- 使合金钢平衡组织发生变化（不能完全用铁碳相图分析合金钢的平衡组织）
第9页：合金元素对奥氏体形成的影响
合金元素对奥氏体形成的影响
- 三、Me对钢热处理的影响
- 1．Me对加热时组织转变的影响
- （1）对奥氏体形成速度的影响
- 强碳化物形成元素Cr、Mo、W、V等，阻碍碳原子扩散，减慢奥氏体形成速度；（提高温度、延长保温时间）
- 非碳化物形成元素Ni、Co、促进奥氏体形成
- Mn,Si,Al，影响不大
第10页：合金元素对晶粒长大的影响
合金元素对晶粒长大的影响
- 1．Me对加热时组织转变的影响
- （2）对奥氏体晶粒大小的影响
- 强烈阻碍晶粒长大：V、Ti、Nb、Zr；
- 中等阻碍晶粒长大：Cr、Mo、W；
- 影响不大：Si、Ni、Cu；
- 促进长大：Mn、P；
第11页：合金元素对C曲线的影响
合金元素对C曲线的影响
- 2．Me对过冷奥氏体分解转变的影响
- 合金元素溶入奥氏体
- 除Co外，所有的合金元素均增大奥氏体的稳定性，使C曲线右移，，增加钢的淬透性；这也是钢中加入合金元素的主要目的；
- 常用于提高淬透性的合金元素：Mn、Mo、Cr、Ni、Si、B等。
第12页：合金元素改变C曲线形状
合金元素改变C曲线形状
- 2．Me对过冷奥氏体分解转变的影响
- 合金元素溶入奥氏体
- 非碳化物形成元素，Si,Ni,Cu,不改变C曲线形状
- 强碳化物形成元素，Cr,Mo,W,V,Nb,Ti,改变C曲线形状
第13页：合金元素对C曲线的影响图
合金元素对C曲线的影响图：本页为图示内容，对比溶入奥氏体后曲线右移的程度。
第14页：Ms点下降与残余奥氏体
Ms点下降与残余奥氏体
- 2．Me对过冷奥氏体分解转变的影响
- 合金元素溶入奥氏体
- 除Co,Al外，均使Ms,Mf下降，残余A↑,钢的疲劳强度下降。
- 消除残余奥氏体：冷处理；多次回火（使残余奥氏体转变为马氏体或贝氏体——二次淬火）
第15页：回火稳定性
回火稳定性
- 3．Me对回火转变的影响
- （1）提高回火稳定性
- 钢对回火过程中软化过程的抵抗能力称为回火稳定性；
- 回火稳定性好的钢在回火时强度与硬度下降较慢。合金钢回火稳定性较高，这一效应使合金钢比碳钢有更好的综合机械性能，在高温下使用使性能更加稳定。
第16页：回火稳定性的意义
回火稳定性的意义
- 3．Me对回火转变的影响
- 回火稳定性高的意义：
- 相同含碳量及相同回火温度下，合金钢强度硬度要高于碳钢（对工具钢、耐热钢尤为重要）；
- 在保证硬度、强度相同的条件下，合金钢可在更高温度下回火，使韧性更好（对结构钢很重要）。
第17页：二次硬化
二次硬化
- 3．Me对回火转变的影响
- （2）产生二次硬化
- 一些Mo、W、V含量较高的钢回火时，硬度并不随回火温度的升高单调降低，而是在某一温度（约4000C）后反而开始增大，并在另一更高温度（5500C）达到峰值。这种现象称为“二次硬化”。
第18页：二次硬化曲线
二次硬化曲线：本页为图示内容，显示回火温度升高时硬度在550℃附近重新上升的峰值。
第19页：合金钢的回火脆性
合金钢的回火脆性
- 3．Me对回火转变的影响
- （3）增大回火脆性
- 回火脆性：指随回火温度升高时，在250-400℃和450-650℃两个区，出现冲击韧性明显下降的脆化现象。（钢的韧性显著降低）
- 前者为低温回火脆性，后者为高温回火脆性。
第20页：回火脆性的防止
回火脆性的防止
- 3．Me对回火转变的影响
- 防止低温回火脆性，应避免在脆化温度范围内回火。
- 为防止高温回火脆性，回火后应加快冷却速度，采用油冷。
第21页：回火脆性曲线
回火脆性曲线：本页为图示内容，标出两个冲击韧性明显下降的温度区间。
第22页：合金元素对机械性能的影响
合金元素对机械性能的影响
- 四、合金元素对钢机械性能的影响
- 1.对退火状态下钢的机械性能的影响强度有所增加，但塑性、韧性下降。（合金元素的作用未充分发挥）
- 2.对正火状态下钢的机械性能的影响机械性能明显增加
- 3.对淬火、回火状态下钢的机械性能的影响强、韧性明显增加（淬火+回火是钢最经济、最有效的强化方法）
第23页：合金元素对工艺性能的影响
合金元素对工艺性能的影响
- 五、合金元素对钢工艺性能的影响
- 1.对铸造性能的影响
- 2.对钢塑性加工性能的影响
- 3.对钢焊接性能的影响
- 4.对钢切削性能的影响
- 对钢热处理性能的影响
