【正文】 ，位錯(cuò)密度就越大，鋼的強(qiáng)度則顯著提高，但塑性明顯下降。隨形變量增大，胞狀結(jié)構(gòu)細(xì)化， σb增高。一般面心立方金屬中的位錯(cuò)強(qiáng)化效應(yīng)比體心立方金屬中的大，利用位錯(cuò)強(qiáng)化更有效。 在二元合金中，同類原子間的結(jié)合力比較弱，異類原子間的結(jié)合力比較強(qiáng)時(shí)，固溶體就會產(chǎn)生有序化。韌性：變形斷裂吸收功，用沖擊韌性 （ KIC） 或塑脆轉(zhuǎn)變溫度表示。使均勻真應(yīng)變稍升或不降低－－使位錯(cuò)快速增殖，使硬化速率快速增大；延性斷裂過程：微孔坑出現(xiàn) → 聚集 → 長大 宏觀斷裂表面垂直于應(yīng)力方向，屬脆性斷裂。如晶界處 MnS使晶界弱化，加入稀土元素形成穩(wěn)定的稀土硫化物，避免形成之第四節(jié) C擴(kuò)散速度；● 鈷和鎳 ：提高碳在 A中的擴(kuò)散速度，增大奧氏體的形成速度；● 硅、鋁、錳 ： 對 C在 A中的擴(kuò)散速度影響不大。為了增強(qiáng)奧氏體的合金化程度，以充分發(fā)揮合金元素的作用，就應(yīng)使殘余碳化物充分地溶解于奧氏體中。 總之，碳化物愈穩(wěn)定，含量愈高，所需的加熱溫度越高。 由于碳化物的溶入，使 A不均勻。綜上所述，對于含有強(qiáng)碳化物形成元素的合金鋼，必須嚴(yán)格注意 選擇淬火溫度和保溫時(shí)間 ，以使合金元素能夠充分溶入 A中，否則將影響鋼的 淬透性 及得到合金度較低的馬氏體，而降低鋼的力學(xué)性能。一般 :● 強(qiáng)碳化物形成元素 （如鈦、釩、鋯、鈮等）強(qiáng)烈阻止 A晶粒長大；● 鎢、鉬、鉻等 :作用中等；● 非碳化物形成元素 (如鎳、硅、銅、鈷等 ):作用較弱；● 錳、磷、碳等 :促使 A晶粒長大。(二 )對過冷 A分解轉(zhuǎn)變的影響 A穩(wěn)定性的影響 除 Co外，都使 C曲線右移， A穩(wěn)定性 ↑→ 獲得大的過冷度 →↑ 淬透性tT右移注意： 只有合金元素溶于 A后，才起作用；若未溶入（以碳化物形式存在）， ↓A的穩(wěn)定性原因 : A中的 C、合金元素少，且碳化物作為形核核心。 (除 Co外 )，因此合金元素都不同程度上 使珠光體相變進(jìn)行遲緩 ， ↑鋼的淬透性。在合金元素總量相同時(shí)，多元素的低含量的效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過單一元素高含量。擴(kuò)大 γ區(qū)元素 ：使 A1↓； 縮小 γ區(qū)元素： 提高 A1點(diǎn)，相變溫度 ↑。取決于其對 γ→α 相變難易程度，自由能差 ↓，動(dòng)能 ↓，減慢 A分解， ↓貝氏體轉(zhuǎn)變。2)4)Ms=538－ 317C－ 33Mn－ 28Cr－ 17Ni－ llSi－ llMo－ 11W除鈷、鋁外，大多數(shù)合金元素： ↑淬火鋼中殘余 A。某些高合金鋼如高速鋼，回火過程中從殘余 A中析出碳化物，使殘余 A中碳和合金元素含量下降，至使 Ms點(diǎn)升高，高于室溫，因而在冷卻過程中，殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，而使回火后的硬度高于淬火態(tài)的硬度。隨回火溫度升高：碳化物形成元素富集于 Fe3C→ 形成合金滲碳體如（ 鉻等，阻礙聚集長大?；鼗饻囟仍?↑： 碳化物聚集長大，硬度下降 。物在較高溫度回火后，仍能保持均勻、細(xì)小的碳化物顆粒?；鼗鹗惯^飽和 α相分解，析出碳化物， ↓C含量，使晶格畸變回復(fù)，因而應(yīng)力減小?；鼗饻囟冗_(dá) 520第五節(jié) 合金元素對鋼熱處理工藝性能的影響主要表現(xiàn)在： 淬透性 、 淬裂傾向性 及 回火脆 方面。鋼的淬火實(shí)際上是 M化，即先加熱形成均勻的 A，淬火得到過飽和 M，再經(jīng)回火使鋼的強(qiáng)度、硬度提高，同時(shí)具有較好的韌性。大工件，淬火時(shí)自表面向內(nèi)，冷卻速度愈來愈慢?！愂象w淬透性 ：僅需提高珠光體區(qū)穩(wěn)定性。Mo、 二、對鋼 回火脆 的影響回火脆 ： M在一定溫度下回火產(chǎn)生脆性。錳、鉻促進(jìn)之；鎳、鉬、釩影響較??；硅、鎳、錳可推遲之，如硅可使回火脆溫度推遲到 350℃ 以上?？赏ㄟ^ 600鉍等； 基本要求：習(xí)題與思考題：1.簡述合金元素對奧氏體層錯(cuò)能的影響 .3.工程構(gòu)件用鋼工程構(gòu)件用鋼 ：用于制作各種大型金屬結(jié)構(gòu) (如橋梁、船舶、車輛、鍋爐和壓力容器 )所用的鋼料，稱為工程構(gòu)件用鋼，簡稱 構(gòu)件鋼 。有一定的使用溫度要求；4.力學(xué)性能要求：　 要求不高據(jù)以上性能要求，多采用 低碳鋼 （ ω工程構(gòu)件用鋼的力學(xué)性能其成分和組織結(jié)構(gòu)決定了其如下性能特點(diǎn)：一、屈服現(xiàn)象低碳鋼的力學(xué)行為特點(diǎn)之一。碳、氮原子在 αFe中富集在位錯(cuò)線周圍形成 柯氏氣團(tuán) 。 冷脆 ：在一般氣候條件下，隨溫度降低，低碳構(gòu)件用鋼的斷裂由宏觀塑性的微孔集聚型斷裂 (斷口為塑性 )過渡為宏觀脆性的解理斷裂 (斷口為小平面聯(lián)合 )的現(xiàn)象。的因素：1)主要與鋼中硫、磷、氮、 氧雜質(zhì)含量有關(guān)，雜質(zhì)含量高， Tk高。速度等，均可得細(xì)小的晶粒組織，降低鋼的冷脆傾向性。4)構(gòu)件鋼的 時(shí)效 脆性 ：構(gòu)件鋼加熱后快冷，或塑性變形后，放置過程中出現(xiàn)硬度 ↑，塑韌性 ↓的現(xiàn)象。對構(gòu)件鋼，應(yīng)變時(shí)效一般是不利的。即使工藝中未產(chǎn)生塑性變形，但當(dāng)構(gòu)件受載時(shí)，其上存在的裂縫尖端附近也必然要產(chǎn)生一定量的塑性變形，應(yīng)變時(shí)效使這一局部地區(qū) σS增加而塑性降低，使裂縫擴(kuò)展阻力降低或使塑脆轉(zhuǎn)變溫度提高，增加構(gòu)件損壞的危險(xiǎn)性。（二） 淬火時(shí)效 淬火時(shí)效： 在一些焊接構(gòu)件上焊接熱影響區(qū)產(chǎn)生淬火時(shí)效，可能成為構(gòu)件開裂源。措施： 與應(yīng)變時(shí)效相似。應(yīng)變速率 ↑，藍(lán)脆溫度向高溫推移（可至 500℃ ）一、大氣腐蝕過程屬電化學(xué)反應(yīng)，構(gòu)件鋼內(nèi)部發(fā)生原電池反應(yīng)。O→Fe 3O↓C、 S等含量 →↓ 第二相（碳化物、硫化物）數(shù)量?！?利用鈍化效應(yīng)通過改變表面狀態(tài)， ↑基體表面部分電極電位。加入合金元素：Cr： 最有效，但價(jià)格高，我國儲量少； P： 對耐大氣腐蝕性有利，特別是與 Cu共用時(shí)效果更好。其含量在 ～ ％最佳。 Cu：第三節(jié) 工程構(gòu)件用鋼的加工工藝性能 構(gòu)件用鋼通常以棒材、板材、型材、管材、帶材等形狀使用，需進(jìn)行變形、焊接、鉚接等。局部變形 → 產(chǎn)生縮頸 → 塑性失穩(wěn)。[碳 ]含硫量增高，鋼中硫化錳夾雜物增多，也使鋼材變形開裂的傾向增 大，并使軋制鋼板縱向及橫向的塑性不同，鋼材較易于沿著呈條狀[磷 ][表面質(zhì)量 ]表面缺陷（裂紋、結(jié)疤、劃痕、折疊等）常成為變形開裂源。焊接后存在焊縫區(qū)、半熔化區(qū)、熱影響區(qū)，且熱循環(huán)和組織變化產(chǎn)生焊接應(yīng)力，還可能存在未焊透、氣泡、夾雜和裂紋 → 直接影響構(gòu)件承載和壽命。焊接后成分和組織變化而導(dǎo)致焊接構(gòu)件脆斷趨勢增大的現(xiàn)象稱 焊接脆性 。碳、錳、鉻、銅、硅等元素顯著提高碳當(dāng)量，降低鋼的焊接性；鋼中加入細(xì)化晶粒和阻礙 A晶粒長大的元素如鉬、鈦、釩和用鋁脫氧時(shí)，有利于改善焊接性能；凝固脆性：指焊肉及熔合線金屬由于熔化和凝固過程引起成分和結(jié)構(gòu)變化，而形成裂紋的傾向性。S、 P、 Si↑之； Ti、 Zr、 Ce形成球狀硫化物， ↓之。這種時(shí)效脆性也常成為低碳鋼構(gòu)件在使用過程中開裂的起源，也必須充分注意?？赡艹霈F(xiàn)開裂現(xiàn)象，稱 焊后加熱開裂 或 應(yīng)力松馳開裂 。防止 :過燒脆性和過熱脆性：在緊靠熔合線的熱影響區(qū)附近，可在 A晶界處富集 S，而引起過燒脆性。第四節(jié) 碳素構(gòu)件用鋼一、成分、牌號、性能特點(diǎn)、用途又稱 碳素結(jié)構(gòu)鋼 ，簡稱 普碳鋼 。W C＜ % 。牌號 ： 分為 Q19 Q21 Q23 Q255及 Q275等五類。Q235派生出的專業(yè)用鋼（了解）注意其牌號。主要用于制造厚度在 4mm以下的各種冷沖壓構(gòu)件，如車身、駕駛室、各種儀表及機(jī)器的外殼等。b.脫氧的鎮(zhèn)靜鋼冷軋板 (如 08A1)。沖壓中易在變形量較大的部位開裂，且沖壓后表面粗糙 (桔皮狀 )；但晶粒過細(xì) (8級以上 )又使鋼板的塑變抗力增高，沖壓性能惡化， 防止 通常在熱軋與冷軋之間進(jìn)行一次重結(jié)晶退火 (加熱到 Ac3以上 )，以利隨后的冷軋。在冷軋中，如果減縮率小于 20％，則在軋后要采用 950℃ 正火來細(xì)化晶粒，提高塑性；如采用低溫退火，會引起嚴(yán)重的晶粒長大現(xiàn)象；如果減縮率大于 20％，軋后采用再結(jié)晶退火 (650—750 ℃ )。其強(qiáng)度，尤其是屈服點(diǎn)大大高于碳含量相同的普碳鋼。a熱軋狀態(tài)具有高 σb時(shí)效敏感性要小● 工藝性能要求具有良好的冷變形性能和焊接性能?！?經(jīng)濟(jì)要求普低鋼用量也很大，在加入合金元素時(shí)應(yīng)考慮國內(nèi)資源?；旧喜患鱼t和鎳，控制成本。Mn是復(fù)雜立方，點(diǎn)陣類型、原子半徑與 αFe相差大，固溶強(qiáng)化效果好， 控制在 2％以下。輔加合金元素鋁、釩、鈦、鈮等● → 改善鋼的力學(xué)性能和工藝性能。綜上所述，普低鋼合金化總的概念是：低碳，合金化時(shí)以錳為基礎(chǔ)，適當(dāng)加入鋁、釩、鈦、鈮、銅、磷及稀土等元素。習(xí)題與思考題1.4.7.第 4章 機(jī)器零件用鋼● 機(jī)器零件用鋼？用來制作各種機(jī)器零件的鋼?！?性能要求？216。將 不同碳、合金元素 的鋼 淬火 成 M后再 回火 形成不同的組織狀態(tài)是機(jī)器零 為了充分 M化，所用鋼還需有較高的 淬透性 。機(jī)器零件失效形式：過量變形、表面損傷、脆性斷裂等。最基本要求 是 在具有盡可能高的強(qiáng)度的同時(shí)具有足夠的韌性 ?！?試驗(yàn)結(jié)果表明 ,不同成分的機(jī)器零件用鋼完全淬透再回火到相同的硬度時(shí) ,（一）機(jī)器零件用鋼的淬透性淬透性● 注意：只有溶入 A合金元素才起作用；以碳化物的形態(tài)存在反而 ↓淬透性。許多機(jī)器零件用鋼中都加入了少量釩、鈦等元素。鎢、鉬阻止偏聚，減弱或抑制第二類回火脆性的發(fā)展。在鋼中加入一定量的硫、鈣、碲、鉛、硒等元素，或同時(shí)加入其中的某幾個(gè)元素，能改善鋼的被切削加工性能。易切削鋼： 加入易切削元素，改善切削性能的鋼。在鋼中未形成碳化物而 溶入固溶體 的合金元素 強(qiáng)化 F， 提高回火 M的力學(xué)性能 。除錳外，所有常用的合金元素均能細(xì)化 A晶粒，使鋼在熱處理后獲得較高的綜合力學(xué)性能。TK低。,回 力學(xué)性能，而是保證鋼有盡可能高的淬透性，使鋼在一定的淬火條件下獲說明機(jī)器零件用鋼中的合金元素并不是直接賦予鋼某項(xiàng)件下淬火獲得的淬透層的深度表示。化、過飽和） → 高強(qiáng)韌二、合金元素的作用→ 固溶強(qiáng)化、沉淀強(qiáng)化、相變強(qiáng)化（細(xì) 216。高強(qiáng)韌 、耐磨損、耐疲勞、高彈性等 ；216。種類多，用量大。作用？8.構(gòu)件鋼的應(yīng)變時(shí)效、淬火時(shí)效？藍(lán)脆？6.什么是金屬材料塑脆轉(zhuǎn)變溫度？影響鋼塑脆性轉(zhuǎn)變溫度的因素有哪些 ?3.高使沉淀相溶解，晶粒粗化， Tk升高。細(xì)化晶粒、沉淀強(qiáng)化，提高強(qiáng)韌性。主加合金元素是錳低碳低合金元素4.控制氫、磷、硫和砷等元素含量。d能夠識別，并知道各符號的意義，如 09MnV、 15MnTi、 09Mn2性能要求 ● 力學(xué)性能要求低碳 、 低合金元素 的鋼種?！?工藝e.要求有細(xì)小而均勻的 F晶粒 (67級 )。采用優(yōu)質(zhì)低碳鋼，降低 Si、 P、 S含量 → 提高塑性，保證冷沖壓性能。 性能特點(diǎn) ：除前面講到的， 注意 σb 、 σs 、 δ 大致范圍及不同牌號的區(qū)別 。用途 ：大多用于中型結(jié)構(gòu)件（很少量用作要求低的機(jī)器零件）。產(chǎn)量約占鋼總產(chǎn)量的 70% ～ 80% 。減少 Sn、 Ce、 As、 P等雜質(zhì)含量；控制 C含量，提高松弛處理溫度降低殘余應(yīng)力。所以屬熱裂紋。4.熱影響區(qū)的時(shí)效脆性 一般是以熱裂紋的形式表現(xiàn)出來。2.構(gòu)件鋼焊接脆性及防止措施 ：1.二、焊接性能 傾向也增大。構(gòu)件鋼一般塑性變形抗力不高，不會對變形造成很大困難。一、冷變形性能 變形抗力 ：隨 C、合金元素含量增高和晶粒細(xì)化而增大；℃ 以上熱加工，富 Cu相溶入 A晶界。加入與 αFe形成固溶體，并提高 αFe電極電位的元素： Cr、 Ni、 Ti等?！?提高基本 (αFe)的電極電位＋ 3H2O二、提高構(gòu)件鋼耐大氣腐蝕的途徑● 減少微電池?cái)?shù)量→4Fe （ OH） 3＋ 2H2O 、 原因： 被碳、氮過飽和的 αFe固溶體脫溶沉淀。形成原因：時(shí)效過程中碳，氮原子（主要是氮）在位錯(cuò)周圍積聚，形成柯氏氣團(tuán)。 非共析鋼當(dāng) A粗大冷卻速度又快時(shí)，F(xiàn)、 Fe3C沿 A晶界呈針狀析出三、應(yīng)變時(shí)效、淬火時(shí)效和藍(lán)脆 時(shí)效： 非平衡 金屬材料在常溫或一定溫度條件下，組織趨于向 平衡狀態(tài) 過渡，力學(xué)行為會逐漸變化的過程。鋼的組織狀態(tài)：希望得到細(xì)小的 F晶粒和適量的細(xì)片 P?！?控制軋制工藝影響鋼的冷脆傾向，如降低終軋溫度，提高軋后的冷卻 2) 構(gòu)件用鋼的冷脆對其實(shí)際應(yīng)用影響很大 ：若在 Tk以下溫度使用，如船舶、橋梁、壓力容器等，發(fā)生脆斷，會造成嚴(yán)重后果。合金元素在鋼中的作用：↓碳、氮，或加入強(qiáng)碳化物形成元素（如鈦、鈮等，使碳、氮原子）與之結(jié)合成穩(wěn)定的碳化物或氮化物，抑制柯氏氣團(tuán)形成，可避免沖壓時(shí)皺折的產(chǎn)生 。如：鋼板沖壓時(shí)易出現(xiàn)皺折，采用先冷變形硬化再沖壓的措施可解決。＜ ％），通常是熱軋空冷供貨（相當(dāng)于 正火 ） ，或正火回火，故其組織為： F＋少量 P√