熱處理合金元素對鋼的影響學(xué)習(xí)教案

1、會計(jì)學(xué)1熱處理合金熱處理合金(hjn)元素對鋼的影響元素對鋼的影響第一頁，共21頁。 凡是溶入鐵素體的合金元素均起固溶強(qiáng)化作用(zuyng)，即，使鋼的強(qiáng)度和硬度提高、韌性降低。第1頁/共21頁第二頁，共21頁。3第2頁/共21頁第三頁，共21頁。4 Mn Mn：弱碳化物形成元素，：弱碳化物形成元素， W W 、CrCr、MoMo：屬于中強(qiáng)碳化物形成元素，：屬于中強(qiáng)碳化物形成元素， V V 、TiTi、NbNb、Zr Zr ：是強(qiáng)碳化物形成元素。：是強(qiáng)碳化物形成元素。與與C C的親和力強(qiáng)的合金元素形成的特殊碳化物的親和力強(qiáng)的合金元素形成的特殊碳化物 穩(wěn)定性好，具有高熔點(diǎn)、高硬度、高耐磨性和穩(wěn)定

2、性好，具有高熔點(diǎn)、高硬度、高耐磨性和 不易分解等特點(diǎn)。不易分解等特點(diǎn)。碳化物的穩(wěn)定性越高，熱處理加熱時(shí)，碳化物的溶解碳化物的穩(wěn)定性越高，熱處理加熱時(shí)，碳化物的溶解 及奧氏體的均勻化越困難。同樣及奧氏體的均勻化越困難。同樣(tngyng)(tngyng)在冷卻在冷卻及回火過程中及回火過程中 碳化物的析出及其聚集長大也越困難（細(xì)化晶粒）碳化物的析出及其聚集長大也越困難（細(xì)化晶粒）。CuCu、NiNi、CoCo、SiSi不不MnMn弱碳化物弱碳化物W W、CrCr、MoMo較強(qiáng)較強(qiáng)V V、TiTi、NbNb、ZrZr富富第3頁/共21頁第四頁，共21頁。 Mn Mn、 Ni Ni、CoCo、C C、

3、N N、CuCu等元素的加入會使奧氏體相區(qū)擴(kuò)等元素的加入會使奧氏體相區(qū)擴(kuò)大大(kud)(kud)，特別是，特別是Mn Mn 、 Ni Ni的影響更大的影響更大室溫下室溫下1Cr18Ni9 1Cr18Ni9 為單相為單相A A體不銹鋼體不銹鋼高錳鋼高錳鋼 Mn13 Mn13 水韌處理后獲得單水韌處理后獲得單一的一的A A體體第4頁/共21頁第五頁，共21頁。6W W、 Cr Cr、 Mo Mo、V V、TiTi、AlAl、SiSi等元等元素的加入會使奧氏體相區(qū)縮小，特素的加入會使奧氏體相區(qū)縮小，特別是別是CrCr含量高時(shí)將限制含量高時(shí)將限制A A體區(qū)，甚體區(qū)，甚至至(shnzh)(shnzh)完

4、全消失。完全消失。1Cr171Cr170Cr13 0Cr13 為為單相單相(dn (dn xin)Fxin)F體體MnMn、NiNi、CoCo擴(kuò)大擴(kuò)大A A體區(qū)體區(qū)W W、CrCr、MoMo、V V、TiTi小小第5頁/共21頁第六頁，共21頁。所有的合金元素所有的合金元素(yun s)(yun s)都使都使S S點(diǎn)左移，而大部分點(diǎn)左移，而大部分合金元素合金元素(yun s)(yun s)均使均使E E點(diǎn)左移，因此，含碳量相點(diǎn)左移，因此，含碳量相同的碳鋼和合金鋼具有不同的顯微組織。同的碳鋼和合金鋼具有不同的顯微組織。使共析轉(zhuǎn)變點(diǎn)使共析轉(zhuǎn)變點(diǎn)S S左移左移 鋼中鋼中P%P%，強(qiáng)度增加，強(qiáng)度增加

5、。使共晶轉(zhuǎn)變點(diǎn)使共晶轉(zhuǎn)變點(diǎn)E E 左移左移 鋼中出現(xiàn)鋼中出現(xiàn)Ld Ld 。擴(kuò)大擴(kuò)大A A相區(qū)的元素使共析轉(zhuǎn)變溫度相區(qū)的元素使共析轉(zhuǎn)變溫度A A1 1下降；下降；縮小縮小A A相區(qū)的元素則使相區(qū)的元素則使A A1 1上升上升都使共析反應(yīng)在一個(gè)溫度范圍內(nèi)進(jìn)行。都使共析反應(yīng)在一個(gè)溫度范圍內(nèi)進(jìn)行。第6頁/共21頁第七頁，共21頁。8第7頁/共21頁第八頁，共21頁。 W W、 Cr Cr、MoMo、V V、TiTi、NbNb、ZrZr等強(qiáng)碳化物形成元素與等強(qiáng)碳化物形成元素與C C的親和力強(qiáng)，形成難溶于奧氏體的合金碳化物，顯著阻的親和力強(qiáng)，形成難溶于奧氏體的合金碳化物，顯著阻礙礙C C的擴(kuò)散，大大減慢奧

6、氏體形成速度。為了加速碳化物的擴(kuò)散，大大減慢奧氏體形成速度。為了加速碳化物的溶解的溶解(rngji)(rngji)和奧氏體成分的均勻化，必須提高加熱和奧氏體成分的均勻化，必須提高加熱溫度并延長保溫時(shí)間。溫度并延長保溫時(shí)間。 Co Co、NiNi等部分非碳化物形成元素能增大等部分非碳化物形成元素能增大C C的擴(kuò)散速的擴(kuò)散速 度，使奧氏體形成速度加快。度，使奧氏體形成速度加快。 Al Al、SiSi、MnMn等合金元素對奧氏體形成速度影響不大。等合金元素對奧氏體形成速度影響不大。第8頁/共21頁第九頁，共21頁。除除CoCo外，絕大多數(shù)合金元素，特別是強(qiáng)碳化物形成外，絕大多數(shù)合金元素，特別是強(qiáng)碳化

7、物形成元素由于形成合金滲碳體和特殊元素由于形成合金滲碳體和特殊(tsh)(tsh)碳化物，更碳化物，更難溶入奧氏體中，并且阻礙奧氏體晶界的移動(dòng)和奧氏難溶入奧氏體中，并且阻礙奧氏體晶界的移動(dòng)和奧氏體晶粒的長大，起到細(xì)化晶粒的作用。體晶粒的長大，起到細(xì)化晶粒的作用。V V、TiTi、NbNb、ZrZr強(qiáng)烈阻礙強(qiáng)烈阻礙A A體晶粒長大體晶粒長大 W W、CrCr、MoMo中等阻礙中等阻礙A A體晶粒長大體晶粒長大 MnMn、B B促進(jìn)促進(jìn)A A體晶粒長大體晶粒長大V、Ti、Nb、Zr強(qiáng)細(xì)化強(qiáng)細(xì)化W、 Cr 、 Mo也稍落后也稍落后Mn、B促使促使(csh)它長大它長大第9頁/共21頁第十頁，共21頁

8、。除除CoCo外，幾乎所有合外，幾乎所有合金元素溶入奧氏體后都金元素溶入奧氏體后都增大過冷奧氏體的穩(wěn)定增大過冷奧氏體的穩(wěn)定性，使性，使C C曲線右移，即曲線右移，即提高鋼的淬透性。提高鋼的淬透性。MoMo、 Cr Cr、 Mn Mn、B B、NiNi、SiSi對淬透性作用對淬透性作用(zuyng)(zuyng)依次由強(qiáng)到依次由強(qiáng)到弱。弱。第10頁/共21頁第十一頁，共21頁。 對對C C曲線形狀曲線形狀(xngzhun)(xngzhun)也有影響也有影響注意：注意：兩種或多種合金兩種或多種合金元素元素(yun s)(yun s)同同時(shí)加入對淬透性時(shí)加入對淬透性的影響，比單一的影響，比單一元素元

9、素(yun s)(yun s)的的影響強(qiáng)得多。影響強(qiáng)得多。加入合金元素加入合金元素(yun s)(yun s)，只有，只有完全溶入奧氏體完全溶入奧氏體才能提高淬透性才能提高淬透性。第11頁/共21頁第十二頁，共21頁。Mo 、Cr 、Mn、B強(qiáng)淬透強(qiáng)淬透 Ni、Si二者稍落后二者稍落后(lu hu)。 第12頁/共21頁第十三頁，共21頁。Si基本不影響基本不影響Ms、Mf點(diǎn)，除點(diǎn)，除Co、Al外，多數(shù)外，多數(shù)合金元素使合金元素使Ms、Mf點(diǎn)下降，導(dǎo)致點(diǎn)下降，導(dǎo)致(dozh)AR增加。增加。合金元素對合金元素對MsMs點(diǎn)的影響點(diǎn)的影響合金元素對殘余奧氏體量的影響合金元素對殘余奧氏體量的影響（含

10、（含1.01.0的鋼在的鋼在11501150淬火）淬火）第13頁/共21頁第十四頁，共21頁。1 1、提高回火穩(wěn)定性、提高回火穩(wěn)定性 回火穩(wěn)定性：淬火回火穩(wěn)定性：淬火(cu hu)(cu hu)鋼在回火時(shí)硬度下鋼在回火時(shí)硬度下降快慢的性質(zhì)。降快慢的性質(zhì)。 原因：（原因：（1 1）推遲馬氏體的分解和殘余奧氏體的）推遲馬氏體的分解和殘余奧氏體的轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變 ( (即在較高溫度即在較高溫度才開始分解和轉(zhuǎn)變才開始分解和轉(zhuǎn)變) ) （2 2）提高鐵素體的再結(jié)晶溫度）提高鐵素體的再結(jié)晶溫度 提高回火穩(wěn)定性作用較強(qiáng)的合金元素有：提高回火穩(wěn)定性作用較強(qiáng)的合金元素有： V V、SiSi、MoMo、W W、NiNi、

11、CoCo等。等。第14頁/共21頁第十五頁，共21頁。16第15頁/共21頁第十六頁，共21頁。3 3、增大回火脆性、增大回火脆性 回火脆性：在某些溫度區(qū)間回火時(shí)，鋼的硬度回火脆性：在某些溫度區(qū)間回火時(shí)，鋼的硬度顯著下降的現(xiàn)象。顯著下降的現(xiàn)象。 消除消除(xioch)(xioch)方法：快冷；加入方法：快冷；加入 Mo Mo 或或 W W第16頁/共21頁第十七頁，共21頁。18合金鋼的強(qiáng)化機(jī)制：合金鋼的強(qiáng)化機(jī)制：合金合金F F 的固溶強(qiáng)化的固溶強(qiáng)化M M位錯(cuò)強(qiáng)化位錯(cuò)強(qiáng)化細(xì)晶強(qiáng)化（細(xì)晶強(qiáng)化（F F、M M晶粒度，晶粒度，P P片間距片間距(jin j)(jin j)）彌散強(qiáng)化（也稱第二相（沉淀）強(qiáng)化彌散強(qiáng)化（也稱第二相（沉淀）強(qiáng)化）第17頁/共21頁第十八頁，共21頁。主加元素主加元素(yun s)(yun s)：CrCr、NiNi、SiSi、MnMn自做主自做主輔加元素輔加元素(yun s)(yun s)：W W、MoMo、V V、TiT