金屬材料的合金化原理

金屬材料的合金化原理Chapter1金屬材料的合金化原理

1.1碳鋼概論1.2鋼的合金化原理1.3合金鋼的分類、牌號1.4有色金屬材料的分類及合金化特點主要內(nèi)容碳鋼中的常存雜質碳鋼的分類碳鋼的用途Me在鋼中的存在形式Me與鐵和碳的相互作用Me對Fe-Fe3C相圖的影響Me對鋼的熱處理的影響Me對鋼的性能的影響第2頁,共103頁，2024年2月25日，星期天重點及基本要求1.了解碳鋼中的常存元素及其影響，重點掌握碳鋼的分類與應用2.第二節(jié)是本章重點。要求全面掌握合金元素對鋼的組織、熱處理及性能的影響規(guī)律，掌握合金元素的加入對鋼的基本強化機制的影響。難點是合金元素對鋼中基本合金相結構的影響3.掌握合金鋼的分類、牌號4.了解有色金屬材料的分類，掌握強化有色金屬合金的基本途徑。Chapter1金屬材料的合金化原理

第3頁,共103頁，2024年2月25日，星期天SteelmakingflowlinesChapter1金屬材料的合金化原理

1.1碳鋼概論1.1碳鋼概論第4頁,共103頁，2024年2月25日，星期天SteelFinishingflowlinesChapter1金屬材料的合金化原理

1.1碳鋼概論第5頁,共103頁，2024年2月25日，星期天一、碳鋼中的常存雜質-錳和硅（1）1.錳（Mn）和硅（Si）是煉鋼過程中隨脫氧劑或者由生鐵殘存而進入鋼中的。

Mn在碳鋼中的含量一般小于0.8%?？晒倘埽部尚纬筛呷埸cMnS（1600℃）夾雜物。MnS在高溫下具有一定的塑性，不會使鋼發(fā)生熱脆，加工后硫化錳呈條狀沿軋向分布。

Si在鋼中的含量通常小于0.5%?？晒倘?，也可形成SiO2夾雜物。夾雜物MnS、SiO2將使鋼的疲勞強度和塑、韌性下降。1.1碳鋼概論Chapter1金屬材料的合金化原理

第6頁,共103頁，2024年2月25日，星期天一、碳鋼中的常存雜質-硫和磷（2）2．硫（S）和磷（P）的影響S是煉鋼時不能除盡的有害雜質。在固態(tài)鐵中的溶解度極小。S和Fe能形成FeS，并易于形成低熔點共晶。發(fā)生熱脆(裂)。P也是在煉鋼過程中不能除盡的元素。磷可固溶于α-鐵。但劇烈地降低鋼的韌性，特別是低溫韌性，稱為冷脆。磷可以提高鋼在大氣中的抗腐蝕性能。S和P還可以改善鋼的切削加工性能。

1.1碳鋼概論Chapter1金屬材料的合金化原理

第7頁,共103頁，2024年2月25日，星期天一、碳鋼中的常存雜質氮、氫、氧（3）3．氮（N）、氫（H）、氧（O）的影響N在α-鐵中可溶解，含過飽和N的鋼經(jīng)受冷變形后析出氮化物—機械時效或應變時效。N可以與釩、鈦、鈮等形成穩(wěn)定的氮化物，有細化晶粒和沉淀強化。

H在鋼中和應力的聯(lián)合作用將引起金屬材料產(chǎn)生氫脆。O在鋼中形成硅酸鹽2MnO?SiO2、MnO?SiO2或復合氧化物MgO?Al2O3、MnO?Al2O3。1.1碳鋼概論Chapter1金屬材料的合金化原理

第8頁,共103頁，2024年2月25日，星期天二、碳鋼的分類（1）400C1400C1200C1000C800C600C1600CFe1%C2%C3%C4%C5%C6%C6.70%CLgadSteelCastIron1．按鋼中碳含量的多少分類（1）復習鐵碳合金按Fe-Fe3C相圖分類亞共析鋼：

0.0218%≤wc≤0.77%共析鋼：

wc

=0.77%過共析鋼：

0.77%＜wc≤2.11%1.1碳鋼概論Chapter1金屬材料的合金化原理

（2）按鋼中碳含量的多少，碳鋼通?？煞譃榈吞间摚?/p>

wc

≤0.25%中碳鋼：0.25%＜wc≤0.6%高碳鋼：

wc＞0.6%第9頁,共103頁，2024年2月25日，星期天2．按鋼的質量（品質），碳鋼可分為

（1）普通碳素鋼：wS≤0.05%，wP≤0.045%。

（2）優(yōu)質碳素鋼：wS≤0.035%，

wP≤0.035%。

（3）高級優(yōu)質碳素鋼：wS≤0.02%，wP≤0.03%。

（4）特級優(yōu)質碳素鋼：wS≤0.015%，wP≤0.025%。1.1碳鋼概論二、碳鋼的分類（2）Chapter1金屬材料的合金化原理

第10頁,共103頁，2024年2月25日，星期天3．按鋼的用途分類，碳鋼可分為

（1）碳素結構鋼：主要用于各種工程構件，如橋梁、船舶、建筑構件等。也可用于不太重要的機件。

（2）優(yōu)質碳素結構鋼：主要用于制造各種機器零件，如軸、齒輪、彈簧、連桿等。

（3）碳素工具鋼：主要用于制造各種工具，如刃具、模具、量具等。

（4）一般工程用鑄造碳素鋼：主要用于制造形狀復雜且需一定強度、塑性和韌性零件。1.1碳鋼概論二、碳鋼的分類（3）Chapter1金屬材料的合金化原理

第11頁,共103頁，2024年2月25日，星期天4．按鋼冶煉時的脫氧程度分類，可分為

（1）沸騰鋼：是指脫氧不徹底的鋼，代號為F。

（2）鎮(zhèn)靜鋼：是指脫氧徹底的鋼，代號為Z。

（3）半鎮(zhèn)靜鋼：是指脫氧程度介于沸騰鋼和鎮(zhèn)靜鋼之間，代號為b。

（4）特殊鎮(zhèn)靜鋼：是指進行特殊脫氧的鋼，代號為TZ。1.1碳鋼概論二、碳鋼的分類（4）Chapter1金屬材料的合金化原理

第12頁,共103頁，2024年2月25日，星期天1-普通碳素結構鋼（1）主要用于一般工程結構和普通零件，它通常軋制成鋼板、鋼帶、鋼管、盤條、型鋼、棒鋼或各種型材（圓鋼、方鋼、工字鋼、鋼筋等），可供焊接、鉚接、栓接等結構件使用。應用量很大（鋼總產(chǎn)量的70%以上）。（2）熱軋后空冷是這類鋼通常的供貨狀態(tài)。用戶一般不需要再進行熱處理而是直接使用。wC=0.06%~0.38%，當質量等級為“A”、“B”時，在保證力學性能的要求下，化學成分可根據(jù)需方要求作適當調整。三、碳鋼的用途（1-普通碳素結構鋼

）1.1碳鋼概論Chapter1金屬材料的合金化原理

第13頁,共103頁，2024年2月25日，星期天（3）普通碳素結構鋼的牌號表示方法牌號表示方法是由代表屈服點的字母（Q）、屈服點數(shù)值、質量等級符號（A、B、C、D）及脫氧方法符號（F、b、Z、TZ）等四個部分按順序組成。標志符號Q來源于屈服點的漢語拼音字頭Q；屈服點數(shù)值共分195、215、235、255、275五個強度等級；1.1碳鋼概論三、碳鋼的用途（1-普通碳素結構鋼

）Chapter1金屬材料的合金化原理

第14頁,共103頁，2024年2月25日，星期天等級符號是指這類鋼所獨用的質量等級符號，也按S、P雜質多少來分，以A、B、C、D四個符號代表四個等級，其中：A級wS≤0.05%,wP≤0.045%，B級wS≤0.045%,wP≤0.045%，C級wS≤0.04%,wP≤0.04%，D級wS≤0.035%,wP≤0.035%。其中質量等級最高的是D級，達到了碳素結構鋼的優(yōu)質級，A、B、C三個等級均屬于普通級范圍。脫氧方法符號在鎮(zhèn)靜鋼和特殊鎮(zhèn)靜鋼的牌號中可省略。

1.1碳鋼概論三、碳鋼的用途（1-普通碳素結構鋼

）Chapter1金屬材料的合金化原理

第15頁,共103頁，2024年2月25日，星期天1.1碳鋼概論三、碳鋼的用途（1-普通碳素結構鋼

）（4）典型牌號、性能與用途（表1-1）Q195、Q215鋼含碳量很低，強度不高，但具有良好的塑性、韌性和焊接性能，常用作鐵釘、鐵絲、鋼窗及各種薄板等強度要求不高的工件。Q235A、Q255A用于農(nóng)機具中的拉桿、小軸、鏈等。也用于建筑鋼筋、鋼板、型鋼等；Q235B、Q255B用作建筑工程中質量要求較高的焊接結構件，機械中一般的轉動軸、吊鉤、自行車架等；Q235C、Q235D質量較好，可作一些重要的焊接結構件及機件。Q255、Q275鋼強度較高，其中Q275屬于中碳鋼，可用作制造摩擦離合器、剎車鋼帶等。Chapter1金屬材料的合金化原理

第16頁,共103頁，2024年2月25日，星期天2-優(yōu)質碳素結構鋼（1）用于較為重要的機件，可以通過各種熱處理調整零件的力學性能。（2）供貨狀態(tài)可以是熱軋后空冷，也可以是退火、正火等狀態(tài)，一般隨用戶需要而定。（3）優(yōu)質碳素結構鋼的牌號一般用兩位數(shù)字表示。這兩位數(shù)字表示鋼中平均碳的質量分數(shù)的萬倍。這類鋼中硫、磷等有害雜質含量相對較低，夾雜物也較少，化學成分控制較嚴格，質量比普通碳素結構鋼好。1.1碳鋼概論三、碳鋼的用途（2-優(yōu)質碳素結構鋼）Chapter1金屬材料的合金化原理

第17頁,共103頁，2024年2月25日，星期天1.1碳鋼概論三、碳鋼的用途（2-優(yōu)質碳素結構鋼）優(yōu)質碳素結構鋼中有三個鋼號是沸騰鋼，它們是08F、10F、15F。半鎮(zhèn)靜鋼標“b”，鎮(zhèn)靜鋼一般不標符號。高級優(yōu)質碳素結構鋼在牌號后加符號“A”，特級碳素結構鋼加符號“E”。專用優(yōu)質碳素結構鋼還要在牌號的頭部（或尾部）加上代表產(chǎn)品用途的符號，例如平均碳含量為0.2%的鍋爐用鋼，其牌號表示為“20g”等。Chapter1金屬材料的合金化原理

第18頁,共103頁，2024年2月25日，星期天優(yōu)質碳素結構鋼按含錳量的不同，分為普通含錳量和較高含錳量兩組。含錳量較高的一組在其數(shù)字的尾部加“Mn”，如15Mn、45Mn等。注意：這類鋼仍屬于優(yōu)質碳素結構鋼，不要和低合金高強度結構鋼混淆。三、碳鋼的用途（2-優(yōu)質碳素結構鋼）1.1碳鋼概論Chapter1金屬材料的合金化原理

第19頁,共103頁，2024年2月25日，星期天1.1碳鋼概論（4）優(yōu)質碳素結構鋼共有31個鋼號（表1-2）。08F鋼的碳的質量分數(shù)低、塑性好，強度較低?？捎糜诟鞣N冷變形加工成型件。10~25等鋼的焊接和冷沖壓性很好，可用來制造標準件、軸套、容器等。也可以經(jīng)熱處理制造表面硬度高、心部有較高的強度和韌性的耐磨損、耐沖擊的零件。如齒輪、凸輪、銷軸、摩擦片、水泥釘?shù)?。三、碳鋼的用途?-優(yōu)質碳素結構鋼）Chapter1金屬材料的合金化原理

第20頁,共103頁，2024年2月25日，星期天1.1碳鋼概論三、碳鋼的用途（2-優(yōu)質碳素結構鋼）45等的中碳鋼通過適當熱處理可獲得良好的綜合力學性能的機件及表面耐磨、心部韌性好的零件。如傳動軸、發(fā)動機連桿、機床齒輪等。高碳碳素結構鋼經(jīng)適當熱處理后可獲得高的σe和屈強比以及足夠的韌性和耐磨性?？芍圃煨【€徑的彈簧、重鋼軌、軋輥、鐵鍬、鋼絲繩等。Chapter1金屬材料的合金化原理

第21頁,共103頁，2024年2月25日，星期天3-碳素工具鋼（1）主要用于制作各種小型工具。可進行淬火、低溫回火處理獲得高的硬度和高耐磨性。可分為優(yōu)質碳素工具鋼（簡稱碳素工具鋼，其wS≤0.03%，wP≤0.035%）和高級優(yōu)質碳素工具鋼（wS≤0.02%，wP≤0.03%）兩類。（2）牌號一般用標志性符號“T”（碳字的漢語拼音字頭）加上碳的質量分數(shù)的千倍表示。如T10，T12等。一般優(yōu)質碳素工具鋼不加質量等級符號，而高級優(yōu)質碳素工具鋼則在其數(shù)字后面再加上“A”字，如T8A，T12等。1.1碳鋼概論三、碳鋼的用途（3-碳素工具鋼）Chapter1金屬材料的合金化原理

第22頁,共103頁，2024年2月25日，星期天1.1碳鋼概論三、碳鋼的用途（3-碳素工具鋼）（3）含錳碳素工具鋼中錳的質量分數(shù)可擴大到0.6%，這時，在牌號的尾部標以Mn，如T8Mn，T8MnA。（4）典型的碳素工具鋼（表1-3）T7、T8適合于制造承受一定沖擊而要求韌性較高的刃具，如木工用斧、鉗工用鑿子等，淬火、低溫回火后的硬度為48~54HRC（工作部分）；Chapter1金屬材料的合金化原理

第23頁,共103頁，2024年2月25日，星期天T9、T10、T11鋼用于制造沖擊較小而要求高硬度與耐磨的刃具，如小鉆頭、絲錐、手鋸條等，淬火、低溫回火后的硬度為60~62HRC，T10A鋼還可用于制造一些形狀簡單、工作負荷不大的冷作模具、量具；T12、T13鋼硬度及耐磨性最高，但韌性最差，用于制造不承受沖擊的刃具，如銼刀、鏟刮刀等，淬火、低溫回火后的硬度為62~65HRC。T12A也可用于制造量具。T7~T12、T7A~T12A還可用于形狀簡單的塑料模具。三、碳鋼的用途（3-碳素工具鋼）1.1碳鋼概論Chapter1金屬材料的合金化原理

第24頁,共103頁，2024年2月25日，星期天（1）主要用于鑄鐵保證不了其塑性，且形狀復雜，不便于用鍛壓制成的毛坯零件。其碳含量一般小于0.65%。（2）牌號用標志性符號“ZG”（鑄鋼這兩個字的漢語拼音字頭）加上最低屈服點值-最低抗拉強度值表示。如ZG340-640表示其屈服強度不小于340MPa，抗拉強度不低于640MPa的鑄鋼。（3）典型的碳素鑄鋼（表1-4）1.1碳鋼概論三、碳鋼的用途（4-一般工程用鑄造碳素鋼）Chapter1金屬材料的合金化原理

第25頁,共103頁，2024年2月25日，星期天（4）其他類型的鑄鋼件還有：焊接結構用碳素鑄鋼件（GB/T7659-1987），如ZG230-450H；低合金鑄鋼件（GB/T14408-1993），如ZGD535-720；耐熱鑄鋼件（GB/T8492-1987），如ZG40Cr30Ni20；不銹耐酸鋼鑄件（GB2100-1980），如ZG1Cr18Ni9Ti；中、高強度不銹鋼鑄件（GB6967-1986），如ZG10Cr13Ni1Mo等。三、碳鋼的用途（4-一般工程用鑄造碳素鋼）1.1碳鋼概論Chapter1金屬材料的合金化原理

第26頁,共103頁，2024年2月25日，星期天1．形成鐵基固溶體

（1）形成鐵基置換固溶體（Hume-Rothery定律）①Ni、Co、Mn、Cr、V等元素可與Fe形成無限固溶體。其中Ni、Co和Mn形成以γ-Fe為基的無限固溶體，Cr和V形成以α-Fe為基的無限固溶體。②Mo和W只能形成較寬溶解度的有限固溶體。如α-Fe(Mo)和α-Fe(W)等。③Ti、Nb、Ta）只能形成具有較窄溶解度的有限固溶體；Zr、Hf、Pb在Fe具有很小的溶解度。1.2鋼的合金化原理1.2鋼的合金化原理

一、合金元素的存在形式（1-形成鐵基固溶體

）Chapter1金屬材料的合金化原理

第27頁,共103頁，2024年2月25日，星期天（2）形成鐵基間隙固溶體（H?gg定則）①對α-Fe，間隙原子優(yōu)先占據(jù)的位置是八面體間隙。②對γ-Fe，間隙原子優(yōu)先占據(jù)的位置是八面體或四面體間隙。③間隙原子的溶解度隨間隙原子尺寸的減小而增加，即按B、C、N、O、H的順序而增加。1.2鋼的合金化原理一、合金元素的存在形式（1-形成鐵基固溶體

）Chapter1金屬材料的合金化原理

第28頁,共103頁，2024年2月25日，星期天2．形成合金滲碳體（與氮化物）（1）合金滲碳體（碳化物）、氮化物和碳、氮化物間隙化合物相，是鋼中的基本強化相。（2）過渡族金屬與碳、氮的親和力、碳化物和氮化物的強度（或穩(wěn)定性）按下列規(guī)律遞減：Hf、Zr、Ti、Ta、Nb、V、W、Mo、Cr、Mn、Fe1.2鋼的合金化原理一、合金元素的存在形式（2-形成合金滲碳體）Chapter1金屬材料的合金化原理

第29頁,共103頁，2024年2月25日，星期天其中Ⅳ、Ⅴ族金屬的碳化物與氮化物具有簡單的點陣結構，如TiC、VC、TiN、TaC等；Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ金屬的碳化物與氮化物具有復雜的點陣結構，如Cr7C3、Cr23C6、W2C、Mo2C、(W、Mo、Fe)6C等。（3）在鋼中，鐵的碳化物與合金碳化物相比，是最不穩(wěn)定的。滲碳體中Fe的原子可以被若干合金元素的原子所取代。如(Fe,Mn)3C、(Fe,Cr)23C等。一、合金元素的存在形式（2-形成合金滲碳體）Chapter1金屬材料的合金化原理

第30頁,共103頁，2024年2月25日，星期天3．形成金屬間化合物（1）金屬化合物的類型通常分為正常價化合物、電子化合物及間隙化合物三類。金屬間化合物通常僅指電子化合物。（2）在奧氏體不銹鋼、馬氏體時效鋼及許多高溫合金中較為重要的金屬間化合物是σ(Cr46Fe54)、η(TiFe2)、χ(Cr21Mo17Fe62)、

μ(Co7Mo6)、P(Cr18Ni40Mo42)、R(Cr18Co51Mo31)、Ni3(Al,Ti)、Ni3(Al,Nb)、δ(TiAl3)、γ(TiAl)、NiAl、NiTi、FeAl、α2(Ti3Al)等。1.2鋼的合金化原理一、合金元素的存在形式（3-形成金屬間化合物）Chapter1金屬材料的合金化原理

第31頁,共103頁，2024年2月25日，星期天4．形成非金屬相（非碳化合物）及非晶體相（1）鋼中的非金屬相有：FeO、MnO、TiO2、SiO2、Al2O3、Cr2O3、MgO·Al2O3、MnO·Al2O3、MnS、FeS、2MnO·SiO2、CaO·SiO2等。非金屬夾雜物一般都是有害的。（2）AlN和一些稀土氧化物彌散質點可用來強化鋼或其它有色金屬合金。（3）在特殊條件下（如快速冷卻凝固），可使某些金屬或合金形成非晶體相結構。鋼中非晶體相的作用目前仍缺乏較詳細的實驗和理論依據(jù)。1.2鋼的合金化原理一、合金元素的存在形式（4-形成非金屬相）Chapter1金屬材料的合金化原理

第32頁,共103頁，2024年2月25日，星期天二、合金元素與鐵和碳的相互作用

及其對γ層錯能的影響（1-合金元素與鐵的相互作用）1．合金元素與鐵的相互作用（1）γ相穩(wěn)定化元素

γ相穩(wěn)定化元素使A3降低，A4升高，在較寬的成分范圍內(nèi)，促使奧氏體形成，即擴大了γ相區(qū)。根據(jù)Fe-Me相圖的不同，可分為：①開啟γ相區(qū)(無限擴大γ相區(qū))（圖1-1）這類合金元素主要有Mn、Ni、Co等。如果加入足夠量的Ni或Mn，可完全使體心立方的α相從相圖上消失，γ相保持到室溫（即A1點降低），故而由γ相區(qū)淬火到室溫較易獲得亞穩(wěn)的奧氏體組織，它們是不銹鋼中常用作獲得奧氏體的元素。1.2鋼的合金化原理Chapter1金屬材料的合金化原理

第33頁,共103頁，2024年2月25日，星期天圖1-1擴大γ相區(qū)并與γ-Fe無限互溶的Fe-Me相圖(a)及Fe-Ni相圖(b)Chapter1金屬材料的合金化原理

1.2鋼的合金化原理第34頁,共103頁，2024年2月25日，星期天②擴展γ相區(qū)(有限擴大γ相區(qū))（圖1-2）雖然γ相區(qū)也隨合金元素的加入而擴大，但由于合金元素與α-Fe和γ-Fe均形成有限固溶體，并且也使A3（GS線）降低，A4（JN線）升高，但最終不能使γ相區(qū)完全開啟。這類合金元素主要有C、N、Cu、Zn、Au等。γ相區(qū)借助C及N而擴展，當C含量在0~2.11%（重量）范圍內(nèi)，均可以獲得均勻化的固溶體（奧氏體），這構成了鋼的整個熱處理的基礎。1.2鋼的合金化原理二、合金元素與鐵和碳的相互作用

及其對γ層錯能的影響（1-合金元素與鐵的相互作用）Chapter1金屬材料的合金化原理

第35頁,共103頁，2024年2月25日，星期天圖1-2擴大γ相區(qū)并與γ-Fe有限互溶的Fe-Me相圖(a)及Fe-C相圖(b)Chapter1金屬材料的合金化原理

1.2鋼的合金化原理第36頁,共103頁，2024年2月25日，星期天（2）α相穩(wěn)定化元素合金元素使A4降低，A3升高，在較寬的成分范圍內(nèi)，促使鐵素體形成，即縮小了γ相區(qū)。根據(jù)Fe-Me相圖的不同，可分為：①封閉γ相區(qū)(無限擴大α相區(qū))（圖1-3）當合金元素達到某一含量時，A3與A4重合，其結果使δ相與α相區(qū)連成一片。當合金元素超過一定含量時，合金不再有α-γ相變，與α-Fe形成無限固溶體（這類合金不能用正常的熱處理制度）。1.2鋼的合金化原理二、合金元素與鐵和碳的相互作用

及其對γ層錯能的影響（1-合金元素與鐵的相互作用）Chapter1金屬材料的合金化原理

第37頁,共103頁，2024年2月25日，星期天圖1-3封閉γ相區(qū)并與α-Fe無限互溶的Fe-Me相圖(a)及Fe-Cr相圖(b)Chapter1金屬材料的合金化原理

1.2鋼的合金化原理第38頁,共103頁，2024年2月25日，星期天這類合金元素有：Si、Al和強碳化物形成元素Cr、W、Mo、V、Ti及P、Be等。但應該指出，含Cr量小于7%時，A3下降；含Cr量大于7%時，A3才上升。②縮小γ相區(qū)(但不能使γ相區(qū)封閉)（圖1-4）合金元素使A3升高，A4下降，使γ相區(qū)縮小但不能使其完全封閉。這類合金元素有：B、Nb、Zr、Ta等。二、合金元素與鐵和碳的相互作用

及其對γ層錯能的影響（1-合金元素與鐵的相互作用）Chapter1金屬材料的合金化原理

1.2鋼的合金化原理第39頁,共103頁，2024年2月25日，星期天圖1-4縮小γ相區(qū)的Fe-Me相圖(a)及Fe-Nb相圖(b)1.2鋼的合金化原理Chapter1金屬材料的合金化原理

第40頁,共103頁，2024年2月25日，星期天1.2鋼的合金化原理二、合金元素與鐵和碳的相互作用

及其對γ層錯能的影響（1-合金元素與鐵的相互作用）Chapter1金屬材料的合金化原理

綜上所述，可將合金元素分為奧氏體形成元素和鐵素體的形成元素兩大類對生產(chǎn)實際有重要的指導意義。通過控制鋼中合金元素的種類和含量，使鋼在室溫下獲得單相組織。如發(fā)展奧氏體鋼時，需要往鋼中加入Ni、Mn、N等奧氏體形成元素；欲發(fā)展鐵素體鋼時，需要往鋼中加入大量的Cr、Si、Al、Mo、Ti等鐵素體形成元素。第41頁,共103頁，2024年2月25日，星期天2．合金元素與碳的相互作用（1）形成碳化物規(guī)律性（按強弱分類）:碳化物形成元素包括Fe、Mn、Cr、W、Mo、V、Nb、Ti、Zr等。碳化物是鋼中主要的強化相。碳化物形成元素均位于Fe的左側。非碳化物形成元素包括Ni、Si、Co、Al、Cu、N、P、S等，與碳不能形成碳化物，但可固溶于Fe形成固溶體，或形成其它化合物，如氮化物等。非碳化物形成元素均處于周期表Fe的右側。1.2鋼的合金化原理二、合金元素與鐵和碳的相互作用

及其對γ層錯能的影響（2-合金元素與碳的相互作用）Chapter1金屬材料的合金化原理

第42頁,共103頁，2024年2月25日，星期天規(guī)律性（按晶格類型分類）當rc/rMe>0.59時，碳與合金元素形成一種復雜點陣結構的碳化物。Cr、Mn、Fe屬于這類元素，它們形成下列形式的碳化物：Cr23C6、Cr7C3、Fe3C。當rc/rMe

≤0.59時，形成簡單點陣的碳化物（間隙相）。Mo、W、V、Ti、Nb、Ta、Zr均屬于此類元素，它們形成的碳化物是：MeX型（WC、VC、TiC、NbC、TaC、ZrC）和Me2X型（W2C、Mo2C、Ta2C）。1.2鋼的合金化原理二、合金元素與鐵和碳的相互作用

及其對γ層錯能的影響（2-合金元素與碳的相互作用）Chapter1金屬材料的合金化原理

第43頁,共103頁，2024年2月25日，星期天碳化物的特性

硬度大、熔點高（可高達3000℃），分解溫度高（可達1200℃）；間隙相碳化物雖然含有50%~60%的非金屬原子，但仍具有明顯的金屬特性；可以溶入各類金屬原子，呈缺位溶入固溶體形式，在合金鋼中常遇到這類碳化物。如：Fe3W3C、Fe4W2C、Fe3Mo3C等。

二、合金元素與鐵和碳的相互作用

及其對γ層錯能的影響（2-合金元素與碳的相互作用）Chapter1金屬材料的合金化原理

1.2鋼的合金化原理第44頁,共103頁，2024年2月25日，星期天（2）Me對固溶體中碳活度及擴散系數(shù)的影響合金元素對碳在固溶體中活度的影響主要表現(xiàn)在存在于固溶體中的合金元素，會改變金屬原子與碳的結合力或結合強度。碳化物形成元素增加固溶體中碳與合金元素之間的結合力，降低其活度。非碳化物形成元素，相反將“推開”碳原子，提高其活動性，即增加碳的活度，同時將出現(xiàn)碳從固溶體中析出的傾向。（圖1-5）

1.2鋼的合金化原理二、合金元素與鐵和碳的相互作用

及其對γ層錯能的影響（2-合金元素與碳的相互作用）Chapter1金屬材料的合金化原理

第45頁,共103頁，2024年2月25日，星期天在研究碳化物、氮化物和碳、氮化合物在奧氏體中的溶解和冷卻時它們從固溶體中的析出，以及熱處理過程中元素在各相間的再分配這些問題時，合金元素對碳在奧氏體中的活度具有很重大的意義。

圖1-5合金元素的摩爾原子濃度對1000℃時碳在奧氏體中的相對活度系數(shù)的影響

Chapter1金屬材料的合金化原理

1.2鋼的合金化原理第46頁,共103頁，2024年2月25日，星期天Me對C在A中的擴散激活能和擴散系數(shù)的影響主要表現(xiàn)在碳在A和F中擴散，Me本身在A和F中的擴散、Me對碳在A和F中擴散以及Me對鐵的自擴散的影響等。（圖1-6）碳化物形成元素如Cr、Mo和W等降低C的活度，即提高了C在A中結合力，因而使擴散激活能升高擴散系數(shù)下降。非碳化物形成元素如Ni、Co等提高C的活度，即降低了C在A中的結合力，因而使擴散激活能下降，擴散系數(shù)升高。1.2鋼的合金化原理二、合金元素與鐵和碳的相互作用

及其對γ層錯能的影響（2-合金元素與碳的相互作用）Chapter1金屬材料的合金化原理

第47頁,共103頁，2024年2月25日，星期天圖1-6合金元素對C在奧氏體中的擴散激活能和擴散系數(shù)的影響Chapter1金屬材料的合金化原理

1.2鋼的合金化原理第48頁,共103頁，2024年2月25日，星期天需要指出的是Si是個例外，它能升高擴散激活能，降低擴散系數(shù)，造成這個例外的原因，則是由于Si雖提高C的活度，但同時降低了Fe原子的活動性，即增加了Fe在固溶體中的結合能，因而得到與Ni、Co相反的結果。Chapter1金屬材料的合金化原理

1.2鋼的合金化原理二、合金元素與鐵和碳的相互作用

及其對γ層錯能的影響（2-合金元素與碳的相互作用）第49頁,共103頁，2024年2月25日，星期天總之，合金元素與碳的相互作用具有重大的實際意義:它關系到所形成的碳化物的種類、性質和在鋼中的分布。而所有這些都會直接影響到鋼的性能，如鋼的強度、硬度、耐磨性、塑性、韌性、紅硬性和某些特殊性能。同時對鋼的熱處理亦有較大的影響，如奧氏體化溫度和時間，奧氏體晶粒的長大等。1.2鋼的合金化原理二、合金元素與鐵和碳的相互作用

及其對γ層錯能的影響（2-合金元素與碳的相互作用）Chapter1金屬材料的合金化原理

第50頁,共103頁，2024年2月25日，星期天由于合金元素與碳有著不同的親和力，對相變過程中碳的擴散速度亦有較大影響；強碳化物形成元素阻礙碳的擴散，降低碳原子的擴散速度；弱碳化物形成元素Mn以及大多數(shù)非碳化物形成元素則無此作用，甚至某些元素如Co還有增大碳原子擴散的作用。因而合金元素與碳的作用對鋼的相變有重要影響。

二、合金元素與鐵和碳的相互作用

及其對γ層錯能的影響（2-合金元素與碳的相互作用）Chapter1金屬材料的合金化原理

1.2鋼的合金化原理第51頁,共103頁，2024年2月25日，星期天3．合金元素對奧氏體層錯能的影響（1）層錯能的概念：晶體中形成層錯時增加的能量。（2）奧氏體層錯能對鋼的組織和性能的影響。一般認為層錯能越低，越有利于位錯擴展和形成位錯，使滑移困難，導致鋼的加工硬化趨勢增大。1.2鋼的合金化原理二、合金元素與鐵和碳的相互作用

及其對γ層錯能的影響（3-合金元素對奧氏體層錯能的影響）Chapter1金屬材料的合金化原理

第52頁,共103頁，2024年2月25日，星期天例如高Mn鋼和高Ni鋼都是奧氏體型鋼，但加工硬化趨勢相差很大。高Ni鋼易于變形加工，Ni、Cu和C等元素使奧氏體層錯能提高。高Mn鋼則難于變形加工，Mn、Cr、Ru和Ir則降低奧氏體的層錯能。Chapter1金屬材料的合金化原理

1.2鋼的合金化原理二、合金元素與鐵和碳的相互作用

及其對γ層錯能的影響（3-合金元素對奧氏體層錯能的影響）第53頁,共103頁，2024年2月25日，星期天三、合金元素對Fe-Fe3C相圖的影響

（1-合金元素對奧氏體、鐵素體區(qū)存在范圍的影響）1．合金元素對奧氏體、鐵素體區(qū)存在范圍的影響擴大γ相區(qū)的合金元素(如Ni、Co、Mn等)均擴大鐵碳相圖中奧氏體存在的區(qū)域。其中完全擴大γ相區(qū)的合金元素Ni或Mn的含量較多時，可使鋼在室溫下得到單相奧氏體組織，例如1Cr18Ni9高鎳奧氏體不銹鋼和ZGMn13高錳耐磨鋼等。1.2鋼的合金化原理Chapter1金屬材料的合金化原理

第54頁,共103頁，2024年2月25日，星期天圖1-7合金元素Mn對Fe-Fe3C相圖中奧氏體區(qū)的影響（a）Chapter1金屬材料的合金化原理

1.2鋼的合金化原理第55頁,共103頁，2024年2月25日，星期天縮小γ相區(qū)的合金元素(如Cr、W、Mo、V、Ti、Si等)均縮小鐵碳相圖中奧氏體存在的區(qū)域。其中完全封閉γ相區(qū)的合金元素（例如Cr、Ti、Si等）超過一定含量后，可使鋼在包括室溫在內(nèi)的廣大范圍內(nèi)獲得單相鐵素體組織，例如1Cr17Ti高鉻鐵素體不銹鋼等。Me對Fe-Fe3C相圖中A區(qū)的影響（圖1-7）。Chapter1金屬材料的合金化原理

1.2鋼的合金化原理三、合金元素對Fe-Fe3C相圖的影響

（1-合金元素對奧氏體、鐵素體區(qū)存在范圍的影響）第56頁,共103頁，2024年2月25日，星期天圖1-7合金元素Cr對Fe-Fe3C相圖中奧氏體區(qū)的影響（a）Chapter1金屬材料的合金化原理

1.2鋼的合金化原理第57頁,共103頁，2024年2月25日，星期天2．合金元素對Fe-Fe3C相圖共析點S的影響Me對共析轉變溫度的影響1.2鋼的合金化原理三、合金元素對Fe-Fe3C相圖的影響

（2-合金元素對Fe-Fe3C相圖共析點S的影響）Chapter1金屬材料的合金化原理

擴大γ相區(qū)的元素使鐵碳合金相圖的共析轉變溫度下降；縮小γ相區(qū)的元素使鐵碳合金相圖的共析轉變溫度上升。圖1-8合金元素對共析溫度的影響

第58頁,共103頁，2024年2月25日，星期天Me對共析點（S）和共晶點（E）成分的影響幾乎所有合金元素都是共析點碳含量降低（圖1-9）；共晶點也有類似的規(guī)律，尤其以強碳化物形成元素的作用最為強烈。圖1-9合金元素對共析含碳量的影響

三、合金元素對Fe-Fe3C相圖的影響

（2-合金元素對Fe-Fe3C相圖共析點S的影響）Chapter1金屬材料的合金化原理

1.2鋼的合金化原理第59頁,共103頁，2024年2月25日，星期天大多數(shù)合金元素均使ES線左移。E點左移，意味著鋼中含碳量不到2.11%就會出現(xiàn)共晶萊氏體；S點左移，意味著鋼中含碳量不到0.77%時，就會出現(xiàn)二次滲碳體。由此可見，要判斷一個合金鋼是亞共析鋼還是過共析鋼，不能像碳鋼那樣根據(jù)Fe-Fe3C相圖。而應根據(jù)Fe-C-Me三元相圖和多元鐵基合金系相圖來進行分析。

三、合金元素對Fe-Fe3C相圖的影響

（2-合金元素對Fe-Fe3C相圖共析點S的影響）Chapter1金屬材料的合金化原理

1.2鋼的合金化原理第60頁,共103頁，2024年2月25日，星期天四、合金元素對鋼的熱處理的影響

（1-合金元素對鋼加熱時奧氏體形成過程的影響）

1．Me對鋼加熱時奧氏體形成過程的影響合金元素的加入改變了臨界點的溫度、S點的位置和碳在奧氏體中的溶解度，使奧氏體形成的溫度條件和碳濃度條件發(fā)生了變化；由于奧氏體的形成是一個擴散過程，合金元素原子不僅本身擴散困難，而且還將影響鐵和碳原子的擴散，從而影響奧氏體化過程。1.2鋼的合金化原理Chapter1金屬材料的合金化原理

第61頁,共103頁，2024年2月25日，星期天奧氏體形成過程奧氏體的形核奧氏體的長大滲碳體的溶解奧氏體成分均勻化Chapter1金屬材料的合金化原理

1.2鋼的合金化原理四、合金元素對鋼的熱處理的影響

（1-合金元素對鋼加熱時奧氏體形成過程的影響）

第62頁,共103頁，2024年2月25日，星期天（1）Me對奧氏體形成速度的影響

奧氏體的形成速度取決于奧氏體晶核的形成和長大，兩者都與碳的擴散有關。非碳化物形成元素Co和Ni等提高碳在奧氏體中的擴散速度，增大奧氏體的形成速度。Si、Al、Mn等對碳在奧氏體中的擴散速度影響較小，故對奧氏體的形成速度影響不大。強碳化物形成元素Cr、Mo、W、V等與碳的親和力較大，顯著妨礙碳在奧氏體中的擴散，大大減慢了奧氏體的形成速度。1.2鋼的合金化原理四、合金元素對鋼的熱處理的影響

（1-合金元素對鋼加熱時奧氏體形成過程的影響）

Chapter1金屬材料的合金化原理

第63頁,共103頁，2024年2月25日，星期天碳化物的分解奧氏體形成后，還殘留有一些穩(wěn)定性各不相同的碳化物。穩(wěn)定性高的碳化物，要求其分解并溶入奧氏體中，必須提高加熱溫度，甚至超過其平衡臨界點幾十或幾百度。奧氏體的成分均勻化由于碳化物的不斷溶入，不均勻程度更加嚴重。要使奧氏體均勻，碳和合金元素均需擴散。1.2鋼的合金化原理四、合金元素對鋼的熱處理的影響

（1-合金元素對鋼加熱時奧氏體形成過程的影響）

Chapter1金屬材料的合金化原理

第64頁,共103頁，2024年2月25日，星期天由于合金元素的擴散很緩慢，因此對合金鋼應采取較高的加熱溫度和較長的保溫時間，以得到比較均勻的奧氏體，從而充分發(fā)揮合金元素的作用。但對需要具有較多未溶碳化物的合金工具鋼，則不應采用過高的加熱溫度和過長的保溫時間。四、合金元素對鋼的熱處理的影響

（1-合金元素對鋼加熱時奧氏體形成過程的影響）

Chapter1金屬材料的合金化原理

1.2鋼的合金化原理第65頁,共103頁，2024年2月25日，星期天圖1-10碳化物和氮化物在奧氏體中溶解度與溫度的關系Chapter1金屬材料的合金化原理

1.2鋼的合金化原理第66頁,共103頁，2024年2月25日，星期天（2）Me對奧氏體晶粒長大傾向的影響合金元素形成的碳化物在高溫下越穩(wěn)定，越不易溶入奧氏體中，能阻礙晶界長大，顯著細化晶粒。按照對晶粒長大作用的影響，合金元素可分為：

①Ti、V、Zr、Nb等強烈阻止奧氏體晶粒長大，Al在鋼中易形成高熔點AlN、Al2O3細質點，也能強烈組織晶粒長大；②W、Mo、Cr等阻礙奧氏體晶粒長大的作用中等；1.2鋼的合金化原理四、合金元素對鋼的熱處理的影響

（1-合金元素對鋼加熱時奧氏體形成過程的影響）

Chapter1金屬材料的合金化原理

第67頁,共103頁，2024年2月25日，星期天圖1-11AlN含量對奧氏體晶粒度的影響

圖1-12MnNiMo鋼中的AlN質點（電解萃取碳復型）Chapter1金屬材料的合金化原理

1.2鋼的合金化原理第68頁,共103頁，2024年2月25日，星期天③Ni、Si、Cu、Co等阻礙奧氏體晶粒長大的作用輕微；④Mn、P、B則有助于奧氏體的晶粒長大。Mn鋼有較強烈的過熱傾向，其加熱溫度不應過高，保溫時間應較短。

Chapter1金屬材料的合金化原理

1.2鋼的合金化原理第69頁,共103頁，2024年2月25日，星期天2．Me對鋼的過冷奧氏體分解轉變的影響主要表現(xiàn)在合金元素可以使鋼的CCT圖（C曲線）發(fā)生顯著變化。具體可以分為以下幾個方面：（1）對高溫轉變（珠光體轉變）的影響；（2）對中溫轉變（貝氏體轉變）的影響；（3）對低溫轉變（馬氏體轉變）的影響。1.2鋼的合金化原理四、合金元素對鋼的熱處理的影響

（2-合金元素對鋼的過冷奧氏體分解轉變的影響）

Chapter1金屬材料的合金化原理

第70頁,共103頁，2024年2月25日，星期天圖1-13合金元素對奧氏體恒溫轉變曲線的影響(a)強碳化物形成元素(b)中等及弱碳化物形成元素(c)非碳化物形成元素Chapter1金屬材料的合金化原理

1.2鋼的合金化原理四、合金元素對鋼的熱處理的影響

（2-合金元素對鋼的過冷奧氏體分解轉變的影響）

第71頁,共103頁，2024年2月25日，星期天Chapter1金屬材料的合金化原理

1.2鋼的合金化原理第72頁,共103頁，2024年2月25日，星期天Chapter1金屬材料的合金化原理

1.2鋼的合金化原理第73頁,共103頁，2024年2月25日，星期天Chapter1金屬材料的合金化原理

1.2鋼的合金化原理第74頁,共103頁，2024年2月25日，星期天Chapter1金屬材料的合金化原理

1.2鋼的合金化原理第75頁,共103頁，2024年2月25日，星期天Chapter1金屬材料的合金化原理

1.2鋼的合金化原理第76頁,共103頁，2024年2月25日，星期天（1）對高溫轉變（珠光體轉變）的影響除Co外，幾乎所有的合金元素使C曲線右移（即增大過冷奧氏體的穩(wěn)定性，推遲珠光體型的轉變）。C曲線右移的結果，降低了鋼的臨界冷卻速度，提高了鋼的淬透性。合金元素對淬透性影響的大小取決于該元素的作用強度及其可能的溶解量。1.2鋼的合金化原理四、合金元素對鋼的熱處理的影響

（2-合金元素對鋼的過冷奧氏體分解轉變的影響）

Chapter1金屬材料的合金化原理

第77頁,共103頁，2024年2月25日，星期天鋼中最常用的提高淬透性的合金元素主要有：Cr、Mn、Mo、Si、Ni、B。其中硼的加入量很?。ㄒ话阒挥?.0005%~0.003%），但作用強度很大，又比較便宜；Mo的價格較貴，一般不單純作為提高淬透性的元素使用。因此以提高淬透性為目的的常用元素只用Cr、Mn、Si、Ni、B五種。

四、合金元素對鋼的熱處理的影響

（2-合金元素對鋼的過冷奧氏體分解轉變的影響）

Chapter1金屬材料的合金化原理

1.2鋼的合金化原理第78頁,共103頁，2024年2月25日，星期天Me的加入對鋼還有固溶強化的作用；合金元素只有當淬火加熱溶入奧氏體中時，才能起到提高淬透性的作用。

如果淬火加熱溫度不高，保溫時間較短，Cr、Mo、W、V等強碳化物未溶解時，非但不能提高淬透性，反而會由于未溶碳化物粒子能成為珠光體轉變的核心，使淬透性下降。1.2鋼的合金化原理四、合金元素對鋼的熱處理的影響

（2-合金元素對鋼的過冷奧氏體分解轉變的影響）

Chapter1金屬材料的合金化原理

第79頁,共103頁，2024年2月25日，星期天兩種或多種合金元素的同時加入對淬透性的影響要比兩單個元素影響的總和強得多，例如鉻錳鋼、鉻鎳鋼等。合金鋼采用多元少量合金化原則，可最有效地發(fā)揮各種合金元素提高鋼的淬透性的作用。合金元素的加入推遲珠光體型的轉變的同時還可在連續(xù)冷卻過程中得到貝氏體型組織的鋼。四、合金元素對鋼的熱處理的影響

（2-合金元素對鋼的過冷奧氏體分解轉變的影響）

Chapter1金屬材料的合金化原理

1.2鋼的合金化原理第80頁,共103頁，2024年2月25日，星期天（2）對中溫轉變（貝氏體轉變）的影響合金元素對貝氏體轉變的作用是通過對γ→α轉變和碳原子的擴散的影響而起作用。首先表現(xiàn)在對貝氏體轉變上限溫度BS點的影響。碳、錳、鎳、鉻、鉬、釩、鈦等元素都降低BS點，使得在貝氏體和珠光體轉變溫度之間出現(xiàn)過冷奧氏體的中溫穩(wěn)定區(qū)，形成兩個轉變的C曲線。1.2鋼的合金化原理四、合金元素對鋼的熱處理的影響

（2-合金元素對鋼的過冷奧氏體分解轉變的影響）

Chapter1金屬材料的合金化原理

第81頁,共103頁，2024年2月25日，星期天合金元素還改變貝氏體轉變動力學過程，增長轉變孕育期，減慢長大速度。碳、硅、錳、鎳、鉻的作用較強鎢、鉬、釩、鈦的作用較小四、合金元素對鋼的熱處理的影響

（2-合金元素對鋼的過冷奧氏體分解轉變的影響）

Chapter1金屬材料的合金化原理

1.2鋼的合金化原理第82頁,共103頁，2024年2月25日，星期天四、合金元素對鋼的熱處理的影響

（2-合金元素對鋼的過冷奧氏體分解轉變的影響）

Chapter1金屬材料的合金化原理

圖1-14Mn和Mo對貝氏體轉變的影響（圖中曲線旁的數(shù)字，分別表示Mn或Mo的百分含量）1.2鋼的合金化原理第83頁,共103頁，2024年2月25日，星期天（3）對低溫轉變（馬氏體轉變）的影響合金元素的作用表現(xiàn)在對馬氏體點Ms~Mf溫度的影響，并影響鋼中殘留奧氏體含量及馬氏體的精細結構。除Co、Al以外，絕大多數(shù)合金元素都使Ms和Mf下降（圖1-15）。1.2鋼的合金化原理四、合金元素對鋼的熱處理的影響

（2-合金元素對鋼的過冷奧氏體分解轉變的影響）

Chapter1金屬材料的合金化原理

第84頁,共103頁，2024年2月25日，星期天圖1-15合金元素對1.0%C碳鋼的影響四、合金元素對鋼的熱處理的影響

（2-合金元素對鋼的過冷奧氏體分解轉變的影響）

Chapter1金屬材料的合金化原理

1.2鋼的合金化原理第85頁,共103頁，2024年2月25日，星期天Ms和Mf點的下降，使得室溫下將保留更多的殘留奧氏體量（圖1-16）。四、合金元素對鋼的熱處理的影響

（2-合金元素對鋼的過冷奧氏體分解轉變的影響）

Chapter1金屬材料的合金化原理

圖1-16合金元素對1.0%C碳鋼1150℃淬火后殘余奧氏體含量的影響1.2鋼的合金化原理第86頁,共103頁，2024年2月25日，星期天合金鋼中高的殘余奧氏體含量對鋼的性能產(chǎn)生很大影響—殘余奧氏體量過高（有時達30%-40%）時，鋼的硬度降低，疲勞抗力下降。對于奧氏體不銹鋼，為了要在室溫下或零溫度下（Ms點遠低于室溫或零下）獲得穩(wěn)定的單相奧氏體組織，必須加入大量奧氏體形成元素。通常是加入鎳、錳、鉻、碳、氮等元素。

四、合金元素對鋼的熱處理的影響

（2-合金元素對鋼的過冷奧氏體分解轉變的影響）

Chapter1金屬材料的合金化原理

1.2鋼的合金化原理第87頁,共103頁，2024年2月25日，星期天對于合金結構鋼，為了降低殘余奧氏體量，需要進行附加的處理：冷處理就是將淬火后的鋼件在負溫下繼續(xù)冷卻，使殘余奧氏體轉變?yōu)轳R氏體的工藝。如生產(chǎn)上采用干冰與酒精混合可獲得-70℃的低溫。1.2鋼的合金化原理四、合金元素對鋼的熱處理的影響

（2-合金元素對鋼的過冷奧氏體分解轉變的影響）

Chapter1金屬材料的合金化原理

第88頁,共103頁，2024年2月25日，星期天多次回火過程中殘余奧氏體發(fā)生合金碳化物的析出，降低了殘余奧氏體中的合金成分，使殘余奧氏體的Ms、Mf點升高，而在回火后的冷卻過程中，轉變?yōu)轳R氏體或貝氏體（稱為二次淬火），從而使殘余奧氏體量減少。四、合金元素對鋼的熱處理的影響

（2-合金元素對鋼的過冷奧氏體分解轉變的影響）

Chapter1金屬材料的合金化原理

1.2鋼的合金化原理第89頁,共103頁，2024年2月25日，星期天合金元素還影響馬氏體的形態(tài)和馬氏體的亞結構。當Ms點溫度較高時，由于滑移的臨界分切應力較低，在Ms點以下形成位錯結構的馬氏體；在Ms點溫度較低時，孿生分切應力低于滑移臨界分切應力，則馬氏體相變以孿生形成孿晶結構的馬氏體。1.2鋼的合金化原理四、合金元素對鋼的熱處理的影響

（2-合金元素對鋼的過冷奧氏體分解轉變的影響）

Chapter1金屬材料的合金化原理

第90頁,共103頁，2024年2月25日，星期天在Fe-C合金中，分界溫度約為200℃。高于200℃形成位錯亞結構，低于200℃形成孿晶亞結構。一般鋼中碳或氮w(C)＜0.4％的鋼都是位錯馬氏體，w(C)＞0.6％的鋼為孿晶馬氏體。合金元素如錳、鉻、鎳、鉬或鈷都使Ms和Mf下降，增加形成孿晶馬氏體傾向。

四、合金元素對鋼的熱處理的影響

（2-合金元素對鋼的過冷奧氏體分解轉變的影響）

Chapter1金屬材料的合金化原理

1.2鋼的合金化原理第91頁,共103頁，2024年2月25日，星期天3．合金元素對淬火鋼的回火轉變過程的影響主要表現(xiàn)在提高鋼的回火穩(wěn)定性，即鋼對回火時發(fā)生軟化過程的抵抗能力，使回火過程各個階段的轉變速度大大減慢，將其推向更高的溫度。具體為（1）Me對馬氏體分解的影響（2）Me對殘余奧氏體轉變的影響（3）Me對碳化物的形成、聚集和長大的影響（4）Me對鐵素體回復再結晶的影響（5）Me對回火脆性的影響1.2鋼的合金化原理四、合金元素對鋼的熱處理的影響

（3-合金元素對淬火鋼的回火轉變過程的影響）

Chapter1金屬材料的合金化原理

第92頁,共103頁，2024年2月25日，星期天（1）Me對馬氏體分解的影響M在發(fā)生第二階段分解時，碳化物形成元素V、Nb、Cr、Mo、W等對碳有較強的親和力，溶于M中的碳化物形成元素阻礙碳從M中析出，因而使M分解的第二階段減慢。在碳鋼中，實際上所有的碳從M的析出溫度都在250℃~350℃左右，而在含碳化物形成元素的鋼中，可將這一過程推移到更高的溫度（400℃~500℃），其中V、Nb的作用比Cr、W、Mo更強烈。1.2鋼的合金化原理四、合金元素對鋼的熱處理的影響

（3-合金元素對淬火鋼的回火轉變過程的影響）

Chapter1金屬材料的合金化原理

第93頁,共103頁，2024年2月25日，星期天圖1-17質量分數(shù)分別為0.3％C、2.1％V釩鋼1250℃淬火不同溫度回火2小時碳化物成分、結構和硬度的變