钢铁中的合金元素

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由图可知,大多数元素均使ES线左移,E点(C%=2.11% 的点)左移,意味着钢中含碳量不到2.11%就会出现共晶莱 氏体。
2.改变共析温度
Ni 、 Mn 等扩大γ相区的元 素,使共析点(S点)左移, GS 下沉,使得 A1 和 A3 温度同 时降低。 Cr 、 W 、 Mo 、 V 、 Ti 、 Si 以 及其它缩小γ相区的元素, 使γ相区呈劈形,且共析点 (S点)左移,使得A1和A3温 度同时升高。
(2)缩小γ相区。
由于受到固溶度的 限制,这类合金元素不 能使γ区完全封闭,故 称为缩小γ相区元素。 B、Nb、Zr、Ta是这一 类中的典型元素。
小结:
合金元素是否为扩大γ相区元素的条件: 1.本身为面心立方点阵; 2.与Fe的电负性相近; 3.与Fe的原子d24S2 V 3d34S2 Cr 3d54S1 Mn 3d54S2 Fe 3d64S2 Co 3d74S2 Ni 3d84S2 Cu 3d104S1
碳化物形成元素:Ti、Zr、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn。
非碳化物形成元素:Cu、Ni、Co、Si、Al
二、
铁基二元相图的类型
合金元素可以改变铁的同素异晶转变温度A3和A4,从而改变 Fe-Me二元相图的类型。合金元素对铁的二元相图的影响,主 要可以区分为扩大和缩小γ相区两类,这两类又可以进一步划 分为两个次类。 1.γ相稳定化元素使A3降低,A4升高,在较宽的温度范围 内,促使奥氏体形成,即扩大了γ相区。根据程度的不同,可 以分为:
Bcc
Bcc
Bcc
多型
多型
多型
Fcc
Fcc
以Cr为界: 3d层电子数≤ 5时,合金元素为缩小γ相区元素; 3d层电子数≥ 5时,合金元素为扩大γ相区元素。
至于Cr是否为扩大γ相区元素,视其含量而定,Cr的质 量分数小于7.5%时使A3下降,大于7.5%时使A3上升。
综上所述,可将合金元素分为奥氏体形成 元素和铁素体形成元素两大类对生产实际有 重要的指导意义。 通过控制钢中合金元素的种类和含量,使 钢在室温下获得单相组织。如发展奥氏体钢 时,需要往钢中加入Ni、Mn、N等奥氏体形 成元素;欲发展铁素体钢时,需要往钢中加 入大量的Cr、Si、Al、Mo、Ti等铁素体形成 元素。
第四节 合金钢的分类与编号 一、钢的分类 1、按用途分类
(1) 工程构件用钢:
这类钢主要用于制备建筑、车辆、造船、桥梁、石油、 化工、电站、国防等部门的工程构件。
(2)机器零件用钢:
这类钢主要用于制造机器零件,如轴、轴承、齿轮、弹 簧等。 (3)工模具用钢: 这类钢主要用于制作量具、刃具、模具。
(4)特殊性能钢:
第三节 合金元素对钢的临界点Fe-C相图的影响
合金元素对Fe—C相图的影响可归纳如下:
1.改变奥氏体的位置 Ni 、 Co 、 Mn 以及其它 扩大γ相区的元素,均 使共析点左移而 GS 线下 沉,如图所示。
Cr、W、Mo、V、 Ti、Si以及其它缩小 γ 相区的元素,均使 三元系中的γ 相区逐 渐呈劈形,如图所示:
(1)平均含量小于1.5%时,钢号中仅标明元素,一般 不标含量;
(2)平均含量在1.5--2.49%, 2.5--3.49%,…,22.5-23.49%…等时,应相应地写为2,3,…,23,…等。 铬轴承钢的含碳量不予标出,铬含量以千分之几表示。 例如:平均含Cr量为1.5%的铬轴承钢,其牌号写为“滚铬 15”或GCr15。
例如:平均含碳量为0.1%的钢表示为10。
(2)含锰量较高的优质碳素钢,应将锰元素标出。 例如:平均含碳量为0.5%, 锰含量0.7-1.0%表示为50锰或 50Mn。
(3)专门用途的优质碳素钢,在钢号之尾附加用途符号。
例如:含碳为0.2%的锅炉钢表示为20锅或20g; 含碳为0.3%的桥梁钢表示为30桥或30q 3.碳素工具钢 (1)含碳量以千分之几表示; (2) 以“碳”字或字母“T”代表碳素工具钢; (3) 含锰量较高(0.4%-0.6%Mn)的,应将锰元素标出; (4) 优质碳素工具钢在末尾加“A”字。 例如: T8A 表示含碳量为0.8%的优质碳素工具钢; T8Mn 表示含碳量为0.8%,含锰量为0.4-0.6%的碳素工具 钢; T10 表示含碳量为1%的碳素工具钢。
Ⅲ A B Al Ga In Ti
Ⅳ A C Si Ge Sn Pd
Ⅴ A N P As Sb Bi
ⅥA O S Se Te Po
Ⅶ A F Cl Br I At
He Ne Ar Kr Xe Rn
第二节 合金元素的分类及铁基二元相图的类型
一 合金元素的分类: 铁族金属——Co和Ni 难熔金属——熔点高于铁的金属,包括W、Mo、Nb、V、Cr。 轻 金 属——最常用的是Ti、Mg和Al。 稀土金属——La、Ce、Nd等稀土元素。 按照合金元素与碳的亲和力的大小分为:
(1)开启γ相区,如下图所示:α相及δ相分别处于被封闭 的区域内。当合金元素超过某一限量后,可以在室温得到稳 定的γ相。 Ni 和 Mn 可使铁的转变抑制到较低的温度,故由γ 区淬火到室温较易获得亚稳的奥氏体组织。 Ni 和 Mn 是不锈钢 中常用作获得奥氏体的元素。
(2)扩展γ相区,如图所示:虽然γ相区随着合金元素 的加入而被扩大了,但是由于受到合金元素固溶度的影响而 不能完全开启。C和N是这种类型的最重要的元素;Cu、Zn和 Au具有相同的影响。
钢中常用的合金元素见如下的元素周期表
Ⅰ A H Li Na K Pb Cs 0
Ⅱ A Be
Mg Ca Sr Ba Ⅲ B Se Y La Ⅳ B Ti Zr Hf Ⅴ B V Nb Ta Ⅵ B Cr Mo W Ⅶ B Mn Tc Re ⅧB Fe Ru Os Co Rh Ir Ni Pd Pt Ⅰ B Cu Ag Au Ⅱ B Zn Cd Hg
4.合金钢 (1)碳含量 ①一般以平均含碳量的万分之几表示 (与优质碳素结构 钢相同),平均含碳量为0.50%,写为50;
②不锈钢、合金工具钢、轴承钢、模具钢一般以平均含 碳量的千分之几表示;
③高速钢、部分轴承钢、耐热钢和碳含量大于等于1%的 钢,一般不标碳含量。
(2)合金元素含量
除铬轴承钢和低铬工具钢外,合金元素一律按以下原则 表示其含量:
2 .α相稳定化元素,使 A4 温度下降, A3 温度升高,在较 宽的成分范围内,促使铁素体形成,即缩小γ相区。根据程度 的不同,可以分为:
(1)封闭γ相区 许多元素限制γ- Fe 的 形成,使相图中γ区缩小 到一个很小的面积,形成 γ相圈,如右图所示。从 图中可以看出α相和δ相 连成一片。 Si 、 Al 和强碳 化物形成元素 Ti 、 V 、 Mo 、 W、Cr均属于这类元素。
因此,合金元素对共析温 度的影响基本与对铁的同素 异晶转变温度的影响相一致, 如图所示:
3.改变共析体含量
所有合金元素均使共析点左移,说明在钢中C%不到0.77%时, 钢就会变为过共析而析出二次渗碳体,从而降低了共析体中的含碳 量。这样,合金钢加热至略高于A1时,所得到的奥氏体的含碳量总 比碳钢低。由此可见,判断一个合金钢是亚共析还是过共析应根据 Fe-C-X三元相图来进行分析。合金元素对共析体含碳量的影响如 下图所示:
钢铁中的合金元素
Steelmaking flowlines
Steel Finishing flowlines
第一节
基本概念
合金元素:是指特别添加到钢中为了保证获得所要求的组 织结构、物理、化学和机械性能的化学元素。 合金钢:是指为了提高某些性能而添加入合金元素的钢。 杂 质:由冶炼时原材料以及冶炼方法、工艺操作而带入 的化学元素。 低合金钢:一般指合金元素总含量小于或等于5%的钢。 中合金钢:一般指合金元素总含量在5~10%范围内的钢。 高合金钢:一般指合金元素总含量超过10%的钢。 微合金钢:合金元素(如V,Nb,Ti,Zr,B)含量小于或等于 0.1%,而能显著影响组织和性能的钢。
这类钢主要包括抗氧化钢、热强钢、不锈钢、耐酸钢、耐 磨钢、耐寒钢、无磁钢、易削钢等。
2.按金相组织分类:
(1)按平衡状态组织分类: 亚共析钢、共析钢、过共析钢和莱氏体钢; (2)按正火组织分类:
3.按钢材质量分类:
主要区别在于钢中S、P杂质含量多少, 可分为: 普通
二、钢的编号方法
我国现行的钢铁材料,采用汉字牌号和汉语拼音字母牌 号同时并用,与化学符号、阿拉伯数字相结合的编号方法。 1.普通碳素钢 例如:Q215,Q235,Q275。 其牌号由“屈”或“Q”(代表屈服点汉字);屈服点数值组成。 2.优质碳素结构钢 (1)优质碳素结构钢的平均含碳量用万分之几表示:
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