钢的合金化
在钢中参加合金元素后,钢的基本组元铁和碳与参加的合金元素会发作交互效果。钢的合金化意图是期望利用合金元素与铁、碳的相互效果和对铁碳相图及对钢的热处理的影响来改进钢的安排和功能。
合金元素与铁、碳的相互效果
合金元素参加钢中后,主要以三种方式存在钢中。即:与铁构成固溶体;与碳构成碳化物;在高合金钢中还可能构成金属间化合物。
1. 溶于铁中
简直一切的合金元素(除Pb外)都可溶入铁中, 构成合金铁素体或合金奥氏体, 按其对α-Fe或γ-Fe的效果, 可将合金元素分为扩展奥氏体相区和减小奥氏体相区两大类。
扩展γ相区的元素—亦称奥氏体安稳化元素, 主要是Mn、Ni、Co、C、N、Cu等, 它们使A3点(γ-Fe α-Fe的改变点)下降, A4点( γ-Fe的改变点)上升, 然后扩展γ-相的存在规模。其中Ni、Mn等参加到必定量后, 可使γ相区扩展到室温以下, 使α相区不见, 称为彻底扩展γ相区元素。别的一些元素(如C、N、Cu等), 尽管扩展γ相区, 但不能扩展到室温, 故称之为有些扩展γ相区的元素。
减小γ相区元素——亦称铁素体安稳化元素, 主要有Cr、Mo、W、V、Ti、Al、Si、B、Nb、Zr等。它们使A3点上升, A4点下降(铬在外, 铬含量小于7%时, A3点下降; 大于7%后,A3点敏捷上升), 然后减小γ相区存在的规模, 使铁素体安稳区域扩展。按其效果不一样可分为彻底关闭γ相区的元素(如Cr、Mo、W、V、Ti、Al、Si等)和有些减小γ相区的元素(如B、Nb、Zr等)。
2. 构成碳化物
合金元素按其与钢中碳的亲和力的巨细, 可分为碳化物构成元素和非碳化物构成元素两大类。
多见非碳化物构成元素有:Ni、Co、Cu、Si、Al、N、B等。它们基本上都溶于铁素体和奥氏体中。多见碳化物构成元素有:Mn、Cr、W、V、Nb、Zr、Ti等(按构成的碳化物的安稳性程度由弱到强的次第排列),它们在钢中一有些固溶于基体相中,一有些构成合金渗碳体, 含量高时可构成新的合金碳化合物。
合金元素对Fe-Fe3C相图的影响
1. 对奥氏体和铁素体存在规模的影响
扩展或减小γ相区的元素均相同扩展或减小Fe-Fe3C相图中的γ相区, 且相同Ni或Mn的含量较多时, 可使钢在室温下得到单相奥氏体安排 (如1Cr18Ni9奥氏体不锈钢和ZGMn13高锰钢等), 而Cr、Ti、Si等超越必定含量时, 可使钢在室温取得单相铁素体安排 (如1Cr17Ti高铬铁素体不锈钢等)。
2. 对Fe-Fe3C相图临界点(S和E点)的影响
扩展γ相区的元素使Fe-Fe3C相图中的共析改变温度下降, 减小γ相区的元素则使其上升, 并都使共析反应在一个温度规模内进行。简直一切的合金元素都使共析点(S)和共晶点(E)的碳含量下降,即S点和E点左移, 强碳化物构成元素的效果尤为激烈。