第七章合金钢.

㈢
对钢力学性能 的影响 (溶于铁素体)
1、固溶强化
溶质原子→晶格畸度→与位错相互作用 →阻碍位错运动→强化。

Si、Mn对强度、硬度提高显著。

Cr、Ni在适当范围内提高韧性。
合金元素对铁素体冲击韧性影响

2、第二相强化
来自百度文库
(形成碳化物)
合金元素加入金属中，一定条件下会析出第二 相粒子→阻碍位错运动→运动的位错碰到位于 滑移面上的第二相粒子时，必须通过它，滑移 变形才能继续进行→强化。
合金元素总量
合金元素总量
5%
10%
合金元素总量 5~10%
§6.2.1 合金元素在钢中的作用与钢的分类

㈠合金元素在钢中的方式 A. 形成固溶体-------对Fe - Fe3C相图的影响

1、对奥氏体相区的影响
⑴ Mn、Co、 Ni 、 Cu 、 C、N等元素扩大奥氏体相区。
⑵ Ti、 V、 Cr、Mo、 W、 Si、Al等元素缩小奥氏体区。
5 B
6 C
7 N
13 Al
14 Si
15 P
22 Ti
23 V
24 Cr
25 Mn
26 Fe
27 Co
28 Ni
29 Cu
40 Zr
41 Nb
42 Mo
73 Ta
74 W


㈡ 对钢中相变过程的影响
1、对奥氏体化的影响

⑴ 对奥氏体形成速度的影响：除Ni、Co外，都减
缓奥氏体化过程。

⑵ 对奥氏体晶粒长大倾向的影响：
4Cr13）或共晶组织（如W18Cr4V）。
使 Acm线左移，扩大奥氏体区元素使A1 、A3线下移； 缩小奥氏体元素使A1 、A3线上移。
B. 形成碳化物
（1）非碳化物形成元素：Ni,Co,Cu,Si,Al,N,B
（2）碳化物形成元素：Mn、Cr、Mo、W、 V、 Nb、Zr、Ti 强 （3）强碳化物形成元素：V、Nb、 Zr、 Ti
高速钢
⑶ 防止第二类回火脆性（高温，与P有关） 淬火钢在450~550 ℃或者甚至更高至650 ℃左右回火后缓
冷，出现的韧性降低，称为第二类回火脆性或高温回火脆 性。 第二类回火脆性的主要特征是除了在450~650℃区间回火会 引起脆性外，在较高温度回火后缓慢通过脆性区也会引起 脆性，而快冷通过脆性区则不会引起脆化。 另外一个重要特征是已脆化的钢件，重新加热到原回火温 度以上回火，然后快冷到室温，可消除脆性。在脆性消除 后，再次加热到脆化温度后缓冷，脆性又再次出现，所以 又叫可逆回火脆性。
⑵ 对Ms、Mf点的影响
除Co、 Al外，所有元素 使Ms、Mf点下降，钢中 A'增多。

3、对回火转变的影响 ⑴ 提高耐回火性： ⑵ 产生二次硬化 ⑶ 防止第二类回火脆性（高温，与P有关）
碳钢
高速钢

3、对回火转变的影响

⑴ 提高耐回火性：淬火钢在回火过程中抵抗
硬度下降的能力称耐回火性。

合金元素与碳的亲和力从大到小的顺序为：
强碳化物形成元素 中碳化物形成元素 弱碳化物形成元素
Ti、Zr、Nb、V、 W、Mo、Cr、
Mn、Fe
碳化物的稳定性、熔点、硬度、耐磨性提高
3. 细晶强化
Nb，V，Al，Ti 晶界→阻碍位错运动→强化
§
合金钢的分类与编号
工程构件用钢
结 构 钢
建筑、桥梁、船舶、车辆 渗 碳 钢 调 质 钢 弹 簧 钢 机器制造用钢 滚动轴承钢 耐 磨 钢 刃具钢
碳、氮化物形成元素阻碍奥氏体晶粒长大
(Ti、V、Nb、Al→TiC、VC、NbC、AlN→阻碍A长大→细化晶粒。)

Mn、P、C、N促进长大。


2、对过冷奥氏体转变的影响
⑴ 对C曲线和淬透性的影响：除Co外，凡溶入奥氏
体的合金元素均使C曲线右移，淬透性提高。

常用提高淬透性的元素为Mn、Mo、Si、Cr、Ni、B。
锰对奥氏体相区的影响
铬对奥氏体相区的影响
5 B
6 C
7 N
13 Al
14 Si
15 P
22 Ti
23 V
24 Cr
25 Mn
26 Fe
27 Co
28 Ni
29 Cu
40 Zr
41 Nb
42 Mo
73 Ta
74 W


2、对E点和S点位置的影响
所有合金元素均使E点和S点左移，即这两点的含碳
量下降，使碳含量比较低的钢出现过共析组织（如
§ 6.2
合金钢
工业用钢按化学成分分为碳素钢和合金钢两大类。 碳素钢是指含碳量低于2.11%的铁碳合金。
合金钢是指为了提高钢的性能，在碳 钢基础上有意加入一定量合金元素所 获得的铁基合金。 例如，合金钢具有较高的硬度和强度， 良好的工艺性能如冷变形性、淬透性、 回火稳定性和焊接性等。
低合金钢
合金钢 中合金钢 高合金钢
模具钢 量具钢 不锈钢 耐热钢
工
具
钢
特殊性能钢
常用钢产品的名称、用途、特性和工艺方法 表示符号（GB/T 221—2000）
名称 碳素结构钢 低合金高强度钢 易切削钢 碳素工具钢 (滚珠)轴承钢 焊接用钢 符号 Q Q Y T G H 位置 头 头 头 头 头 头 名称 桥梁用钢 锅炉用钢 焊接气瓶用钢 车辆车轴用钢 机车车轴用钢 沸腾钢 符号 q g HP LZ JZ F 位置 尾 尾 尾 头 头 尾

第二类回火脆性产生的原因，与合金元素促进 了P，Sn，Sb，As等杂质在原A晶界偏聚有关， 偏聚的结果减弱了晶界上原子间的结合力，晶 界的断裂强度降低，产生脆性。

一般碳钢不产生第二类回火脆性，含有Cr、Ni， Mn等的合金钢第二类回火脆性倾向较大，W， Mo可减弱这种倾向。
（a）增大第二类回火脆性：Mn、Cr、Ni （b）消除第二类回火脆性：Mo(0.5%)、 W(1%)

由于合金元素能使铁、碳原子扩散速度减慢，
使淬火钢回火加热时M不易分解，析出的碳化 物不易聚集长大，从而使钢的硬度随回火温 度的升高而下降的程度减弱。
碳钢

与碳钢相比，在同一温度回火时，合金钢的
硬度和强度高，这有利于提高结构钢的强度
和韧性和工具钢的热硬性
高速钢
⑵ 产生二次硬化
含高W、Mo、Cr、V钢淬火后 在500~600℃回火时, 硬度不仅不 下降, 反而升高的现象称二次硬 化。（沉淀硬化） 在该温度下回火时，会析出细小 的弥散的特殊化合物，如Mo2C， W2C，VC等，这类碳化合物硬 度很高，在高温下也非常稳定， 难以聚集长大。
铆螺钢
船用钢 汽车大梁用钢 压力容器用钢
ML
国际符号
头
尾 尾
半镇静钢
镇静钢 特殊镇静钢 质量等级