金屬材料第一講(緒論chapter1鋼鐵中的合金相)-資料下載頁
2025-06-16 23:04本頁面
【正文】 。 Mn↑D P，使 P擴(kuò)散 ↑ ， ↑ 了鋼的回火脆性； Mo則相反，是消除或減輕回火脆性的有效元素。 ?點(diǎn)陣類型： 對(duì)置換式溶質(zhì)原子的內(nèi)吸附無影響； 對(duì)間隙溶質(zhì)原子有影響；間隙溶質(zhì)原子在bcc結(jié)構(gòu)中將產(chǎn)生強(qiáng)烈的吸附； 如 C、 N原子在 F中的吸附比在 A中更顯著。 只有與完整晶體內(nèi)原子間距偏差在一定臨界值的晶體點(diǎn)陣，才能接納大的或小的代位溶質(zhì)原子。 一、鋼中常見的碳化物 K的 類型、數(shù)量、大小、形狀及分布 對(duì)鋼的性能有極重要的影響。 非 K形成元素： Ni、 Si、 Co、 Al、 Cu等，與碳不能形成 K，但可固溶于 Fe中形成固溶體，或者形成其它化合物，如氮化物等。 非 K形成元素均處于周期表 Fe的右側(cè) 。 K形成元素： Ti、 Zr、 Nb、 V、 Mo、 W、 Cr、 Mn、Fe等。它們都是過渡族元素； K形成元素均位于 Fe的左側(cè) 。 鋼鐵中的碳化物和氮化物 M6C： (W， Mo， Fe)6C， 不是一種金屬 K。復(fù)雜立方點(diǎn)陣。常在含 W、 Mo的合金鋼中出現(xiàn)。 鋼中常見 K的類型： M3C： 滲碳體，正交點(diǎn)陣； M7C3： Cr7C3，復(fù)雜六方；可形成復(fù)合 K, 如 (Cr,Fe,Mo， … )7C3 M23C6： Cr23C6，復(fù)雜立方；多為復(fù)合 K M2C： Mo2C、 W2C。密排六方； MC： VC、 TiC，簡(jiǎn)單面心立方點(diǎn)陣； 復(fù)雜點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)： M23C6 、 M7C3 、 M3C。 特點(diǎn)：硬度、熔點(diǎn)較低，穩(wěn)定性較差； 簡(jiǎn)單點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)： M2C、 MC。又稱間隙相。 特點(diǎn)：硬度高，熔點(diǎn)高，穩(wěn)定性好。 M6C型不屬于金屬型的碳化物 , 復(fù)雜結(jié)構(gòu)， 性能特點(diǎn)接近簡(jiǎn)單點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)。 在鋼中，鐵的 K與合金 K相比，是最不穩(wěn)定的。滲碳體中 Fe的原子可以被若干 Me的原子所取代。如 (Fe,Mn)3C、 (Fe,Cr)3C等。 ?FeMC形成的三元 K ?M6C型 ? 復(fù)雜立方， W、 Mo的 K： ? Fe3Mo3C, Fe4Mo2C, ? Fe3W3C, Fe4W2C。 ?M23C6型 ? 復(fù)雜立方， W、 Mo的 K： ? Fe21Mo2C6， Fe21W2C6。 二、碳化物形成的一般規(guī)律 各元素的 rc/rMe的值如下： Me Fe Mn Cr V Mo W Ti Nb rc/rMe 碳化物 類型的形成 碳化物 類型與 Me的原子半徑有關(guān)。 rc/rMe —復(fù)雜點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，如 Cr、 Mn、 Fe ，形成 Cr7C Cr23C Fe3C、 Mn3C等形式的 K； rc/rMe —簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)相，如 Mo、 W、 V、 Ti、Nb、 Zr等，形成 VC等 MC型， W2C等 M2C型 。 Me量少時(shí)，形成復(fù)合 碳化物 ，如 (Cr, M)23C6型 。 相似者相溶 ?完全互溶：晶體結(jié)構(gòu)、原子尺寸、電子因素均相似。 ?Ti, Zr, Nb, V, Ta的同類 K之間可以溶解 ? (V, Nb） C；（ Nb, V, Ta） C； ?W與 Mo的同類 K之間； ?Fe, Mn同類Ｋ之間 , （ Fe, Mn） 3C ?Cr23C6可溶解 25%的 Fe，還可溶解 Mo、 W、Mn、 Ni等。 ?有限溶解：一般 K都能溶解其它元素，形成復(fù)合 K，但都有一定的溶解度。 ?如 Fe3C中可溶入一定量的 Cr、 W、 V等 . 最大值為 28%Cr， 2%W， 3%V； ?MC型不溶入 Fe，但可溶入少量 W、 Mo； ?W2C中 Cr可置換 75%的 W原子； ?但溶解后的影響不同： ?強(qiáng)Ｋ形成元素溶解于弱Ｋ形成元素形成的Ｋ中可提高其穩(wěn)定性； ?弱Ｋ形成元素溶解于強(qiáng)Ｋ形成元素形成的Ｋ中可降低其穩(wěn)定性； ?強(qiáng) K形成元素優(yōu)先奪 C，優(yōu)先形成。 如：在含 Cr、 W鋼中，隨 C↑，依次形成 M6C，Cr23C6 ， Cr7C3 , Fe3C。 鋼中 C量有限，弱 K形成元素溶入固溶體。如：在含 Cr、 V的低碳鋼中，大部分 Cr都在基體固溶體中。 強(qiáng)者穩(wěn)，溶解難，析出難，聚集長大也難 MC型在 1000℃ 以上才開始溶解；回火時(shí)，在500~700℃ 才析出，并且不易長大，產(chǎn)生“二次硬化”效果。這在高合金鋼中是很重要的強(qiáng)化方法。 ?強(qiáng) K形成元素形成的 K比較穩(wěn)定 ?其順序?yàn)椋? ? Ti ZrNbV W,Mo CrMn Fe ?各種 K相對(duì)穩(wěn)定性如下： ? MC→M 2C→M 6C→M 23C6→ M7C3→M 3C ? （高 低） 三、氮化物及其形成規(guī)律 基本性能特點(diǎn)：高硬度、脆性、高熔點(diǎn)。 氮化物一般形成間隙相。 強(qiáng)氮化物形成元素： Ti、 Zr、 Nb、 V； 中強(qiáng)氮化物形成元素： Mo、 W； 弱氮化物形成元素： Cr、 Mn、 Fe 氮原子比碳原子小，氮原子半徑 rN和金屬原子半徑 rM之比 rN/rM均小于 ，所以氮化物都呈簡(jiǎn)單密排結(jié)構(gòu)。 例如： (1) NaCl型簡(jiǎn)單立方點(diǎn)陣： TiN， VN， CrN，F(xiàn)e4N（ γ39。 ）等 (2) 簡(jiǎn)單密排立方點(diǎn)陣： WN， MoN， Cr2N，F(xiàn)e23N（ ε ）等 氮化物的穩(wěn)定性和氮化物之間的溶解與碳化物相類似。 ? 合金鋼中由于 Me間以及 Me與 Fe之間產(chǎn)生相互作用，可能形成各種金屬間化合物，保持金屬的特點(diǎn)。 ? 合金鋼中比較重要的金屬間化合物有： ? σ相（ AB） ? 拉維斯相（ AB2） ? 有序相（ AB3） 鋼中的金屬間化合物 高 Cr不銹鋼、鉻鎳及鉻錳奧氏體不銹鋼、高合金耐熱鋼及耐熱合金中，會(huì)出現(xiàn) σ 相。 一、 σ 相 伴隨著 σ 相的析出，鋼和合金的塑性和韌性顯著下降，脆性增加。 周期表中第一長周期的第七族和第八族過渡族金屬與周期表中第五族和第六族能形成 σ 相。 如： CrMn、 CrFe、 CrCo、 MoMn等。 第二長周期的第八族與第五族和第六族也能形成 σ 相。 AB2相 是尺寸因素起主導(dǎo)作用的化合物，兩組元原子直徑之比為 dA:dB =:1. 二、 AB2相 在含 W、 Mo、 Nb和 Ti的復(fù)雜成分耐熱鋼和耐熱合金中存在。是現(xiàn)代耐熱鋼和耐熱合金中的強(qiáng)化相。 ?如（ W,Mo,Nb）（ Fe,Ni,Mn,Cr） 2 Ni3Al、 Ni3Ti、 Fe3Al、 Ni3Fe， 三、 AB3相 ?各組元之間尚不能形成穩(wěn)定的化合物，處于 無序 固溶體到化合物的過渡狀態(tài)。 ?有序無序轉(zhuǎn)變溫度較低，超過了就形成無序固溶體， 如 Ni3Fe, Ni3Mn等； ?有序狀態(tài)可保持高熔點(diǎn)，更接近金屬間化合物，如 Ni3Al, Ni3Ti, Ni3Nb。 ?Ni3Al是典型的復(fù)雜成分的耐熱鋼和耐熱合金中的強(qiáng)化相 。
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