合金元素的基本定義-文庫吧
2025-02-09 17:33 本頁面
【正文】 r V Ti Ⅷ Ⅶ Ⅵ Ⅴ Ⅳ 簡(jiǎn) 單密 排 復(fù) 雜密 排 點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)判據(jù)： rx/rM＜ 簡(jiǎn)單密排結(jié)構(gòu) rx/rM＞ 復(fù)雜密排結(jié)構(gòu) ? 碳化物和氮化物的類型 簡(jiǎn)單密排碳化物或氮化物 ： 以 MeC、 MeN和 Me2C、 Me2N為主 （合金元素含量少時(shí)） 復(fù)雜密排碳化物 ： 以 Me3C、 Me7C Me23C6為主 （合金元素含量多時(shí)） 復(fù)式碳化物 ： 金屬原子部分替換，如 Fe3W3C、 Fe21Mo2C6 碳氮化物 ： C和 N原子部分替換，如 Ti(C,N)、 (Cr,Fe)23(C,N)6等 ? σ 相 特點(diǎn) 屬于正方晶系，硬度大，能顯著降低合金的塑性和韌 性，應(yīng)合理設(shè)計(jì)合金成分來避免 σ 相出現(xiàn)。 ? 金屬間化合物 形成規(guī)律 1）第一常周期的 Ⅶ 族和 Ⅷ 族元素與 Ⅴ 和 Ⅵ 族元素結(jié)合， 如 CrMn、 MoFe、 WCo、 VNi等 2） 第二常周期的 Ⅷ 族元素與 Ⅴ 和 Ⅵ 族元素結(jié)合 形成條件 1）原子尺寸差別不大； 2）鋼和合金的“平均族數(shù)”在 ～ 合金設(shè)計(jì)中的電子缺位數(shù)計(jì)算 為避免不銹鋼、高合金耐熱鋼及耐熱合金出現(xiàn) σ 相， 可用元素的電子缺位數(shù) Nv來進(jìn)行合金設(shè)計(jì)。 Nv＝ ++++(Cr+Mo+W) +(V+Nb+Ta)+(Ti+Si)+ 不出現(xiàn) σ 相： Nv＜ ? AB2相（拉維斯相） 特點(diǎn) 鋼和合金中的主要 AB2相是具有復(fù)雜六方的 MgZn2型， 如 MoFe TiFe2等，它是耐熱鋼和合金中的一種強(qiáng)化相。 當(dāng)出現(xiàn)元素部分替換時(shí)，可出現(xiàn)復(fù)式 AB2相，如鐵基 合金中的 (W,Mo,Nb)(Fe,Ni,Cr)2 。 形成規(guī)律 在周期表中，符合原子尺寸 dA : dB＝ : 1的任 意兩族元素，都能形成 AB2相。 ? AB3相（有序相） AB3相不屬于穩(wěn)定的化合物，處于固溶體與化合物之 間的過渡狀態(tài)。 Ni3Al相是典型的 AB3相， fcc結(jié)構(gòu)。在復(fù)雜成分的耐 熱鋼或耐熱合金中， Ni3Al的過渡相－ γ /相具有較好的強(qiáng) 化效果。 根據(jù)合金元素與 Ni或 Al在原子尺寸、電負(fù)性上的差異， 可置換 Al或 Ni，形成 AB3相：如 Ni3Fe、 Ni3Cr、 Ni3V、 Ni3Mn、 (Ni,Cr)3Al、 (Ni,Mo,Cr)3Al等 第四節(jié) 合金元素對(duì)鋼加熱時(shí)轉(zhuǎn)變的影響 合金鋼加熱轉(zhuǎn)變時(shí)主要經(jīng)歷四個(gè)階段：①奧氏體的形成；②殘余碳化物的溶解；③奧氏體的均勻化；④奧氏體的晶粒長(zhǎng)大。 ? 合金元素對(duì)奧氏體形成的影響 ? 奧氏體的形成機(jī)制 高速加熱 —— α → γ 無擴(kuò)散機(jī)制 ， γ 形成后出現(xiàn)碳化 物的溶解。 低速加熱 —— α → γ 擴(kuò)散機(jī)制 ，同時(shí)出現(xiàn)碳化物溶解。 ? 奧氏體形成的影響因素 碳化物的穩(wěn)定性 穩(wěn)定性排序： 最好： V、 Ti、 Nb等； 中等： W、 Mo、 Cr等； 一般： Mn、 Fe等。 碳化物對(duì)碳擴(kuò)散激活能的影響 一般地，碳化物形成元素可提高 C在奧氏體中的擴(kuò)散 激活能，對(duì)奧氏體形成有一定的阻礙作用。 ? 合金元素對(duì)奧氏體晶粒長(zhǎng)大的影響 由于淬火后組織的性能與奧氏體原始晶粒度有關(guān)，所 以抑制奧氏體晶粒長(zhǎng)大對(duì)改善合金鋼的強(qiáng)韌性至關(guān)重要。 ? 奧氏體晶粒長(zhǎng)大的驅(qū)動(dòng)力 驅(qū)動(dòng)力是晶界兩側(cè)晶粒的表面自由能差。要阻止晶粒 長(zhǎng)大，就必須阻礙晶界的移動(dòng)。 一般地，碳化物熔點(diǎn)高且穩(wěn)定，當(dāng)其彌散分布在晶 界時(shí)，將釘扎奧氏體晶界阻礙其晶界移動(dòng)。 ? 碳化物和氮化物對(duì)晶粒長(zhǎng)大的抑制 工程上經(jīng)常用 AlN來細(xì)化奧氏體晶 粒，是因?yàn)榈? 比碳化物有更低的溶 解度和更高的穩(wěn)定性。 注： 1100℃ 時(shí)， AlN顆粒溶解，奧氏體晶粒劇烈長(zhǎng)大。 ?鋼的熱處理相變溫度 鋼在加熱時(shí) ， 實(shí)際轉(zhuǎn)變溫度往往要偏離平衡的臨界溫度 ， 冷卻時(shí)也是如此 。 隨著加熱和冷卻速度的增加 ， 滯后 現(xiàn)象將越加嚴(yán)重 。 通常把加熱時(shí)的臨界溫度標(biāo)以字母“ C” ， 如 AC AC ACm等；把冷卻時(shí)的臨界溫度標(biāo)以字母 “ r” ， 如 Ar Ar Arm等 。 ?碳鋼的過冷 γ 轉(zhuǎn)變 第五節(jié) 合金元素對(duì)過冷 γ 轉(zhuǎn)變的影響 ? 加熱時(shí)鋼的組織轉(zhuǎn)變 鋼在加熱時(shí)奧氏體的形成過程又稱為 奧氏體化 。 以 共析鋼的奧氏體形成過程為例 。 3） 殘留滲碳體的溶解： 鐵素體全部消失以后 ， 仍有部 分剩余滲碳體未溶解 ， 隨著時(shí)間的延長(zhǎng) ， 這些剩余滲碳 體不斷地溶入到奧氏體中去 ， 直至全部消失 。 1）奧氏體形核： 奧氏體的晶核優(yōu)先在鐵素體與滲碳體 的界面上形成 。 2）奧氏體晶核長(zhǎng)大： 奧氏體晶核形成以后，依靠鐵、 碳原子的擴(kuò)散，使鐵素體不斷向奧氏體轉(zhuǎn)變和滲碳體不 斷溶入到奧氏體中去而進(jìn)行的。 4） 奧氏體均勻化： 滲碳體全部溶解完畢時(shí) ， 奧氏體的 成分是不均勻的 ， 只有延長(zhǎng)保溫時(shí)間 ， 通過碳原子的擴(kuò) 散才能獲得均勻化的奧氏體 。 AAFPFACAC ?? ????? ??? 31 ACFeACFeP cmACⅡACⅡ ?? ????? ??? 33 1亞共析鋼的加熱過程： 過共析鋼的加熱過程： ? 冷卻時(shí)鋼的組織轉(zhuǎn)變 鋼的冷卻方式 熱處理時(shí)常用的冷卻方 式有兩種：一是等溫冷卻 （常用于理論研究）；二是 連續(xù)冷卻（常用于生產(chǎn)）。 A1 過冷奧氏體等溫冷卻曲線的繪制 通常將處于 A1以下溫度尚未發(fā)生轉(zhuǎn)變的奧氏體稱為 過冷 奧氏體 。鋼在冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變實(shí)質(zhì)上是過冷奧氏體的組織 轉(zhuǎn)變。
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