钢铁中合金元素ppt课件

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1、第一章第一章 钢铁中的合金元素钢铁中的合金元素第一节第一节 合金元素对合金相图的影响合金元素对合金相图的影响第二节第二节 合金元素与晶体缺陷的相互作用合金元素与晶体缺陷的相互作用第三节第三节 合金中的化合物合金中的化合物第四节第四节 合金元素对钢在加热时转变的影响合金元素对钢在加热时转变的影响第五节第五节 合金元素对过冷奥氏体转变的影响合金元素对过冷奥氏体转变的影响第六节第六节 合金元素对淬火钢回火转变的影响合金元素对淬火钢回火转变的影响q 钢铁合金化的必要性钢铁合金化的必要性碳钢缺陷碳钢缺陷: : 淬透性不高、耐回火性较差和不能满足更高的淬透性不高、耐回火性较差和不能满足更高的力学性能要求或

2、某些特殊性能如耐热、耐蚀等；力学性能要求或某些特殊性能如耐热、耐蚀等；合金钢合金钢: : 有意参与合金元素，抑制了碳钢运用性能的不有意参与合金元素，抑制了碳钢运用性能的不足，从而可在重要或某些特殊场所下运用。足，从而可在重要或某些特殊场所下运用。碳钢碳钢: : 性能较好、容易加工、本钱低廉，工程上运用最广、性能较好、容易加工、本钱低廉，工程上运用最广、运用量最大运用量最大90%90%；第一节第一节 合金元素对合金相图的影响合金元素对合金相图的影响q 钢中的合金元素钢中的合金元素钢中合金元素的存在方式：钢中合金元素的存在方式：1) 固固 溶：合金铁素体溶：合金铁素体 2) 合金渗碳体：如合金渗碳

3、体：如(Fe、Mn)3C 、(Fe、W)3C 3) 合金碳化物：合金碳化物：VC、TiC、WC、MoC、Cr7C3、Cr23C6 常用合金元素：常用合金元素：Mn、Si、Cr、Mo、W、V、Ti、Nb、Zr、Ni、RE(稀土稀土) 等等;q 合金元素对相图固溶体区域的影响合金元素对相图固溶体区域的影响扩展奥氏体区：扩展奥氏体区： C、N、Co、 Ni、Mn、Cu右图右图:奥氏体构成元奥氏体构成元素素Mn对相图的影响对相图的影响 (低温、低碳低温、低碳)右图右图: 铁素体构成铁素体构成元素元素Cr对铁碳合金对铁碳合金相图的影响相图的影响 (高温、低碳高温、低碳)减少奥氏体区：减少奥氏体区： Cr

4、、Mo、W、 V、Ti、Si、Alq 合金元素对共析温度的影响合金元素对共析温度的影响727减少减少区区扩展扩展区区q 合金元素对共析含碳量的影响合金元素对共析含碳量的影响0.77第二节第二节 合金元素与晶体缺陷的相互作合金元素与晶体缺陷的相互作用用 从系统的能量思索从系统的能量思索, ,基于原子的尺寸要素和电子要素基于原子的尺寸要素和电子要素等要素等要素, ,合金元素将与这些晶体缺陷产生相互作用合金元素将与这些晶体缺陷产生相互作用. .以下是以下是两种主要的作用方式两种主要的作用方式: :晶界偏聚晶界偏聚: : 溶质原子与界面结合溶质原子与界面结合; ;柯氏气团柯氏气团: : 溶质原子与位错

5、作用溶质原子与位错作用. .q 相互作用的方式相互作用的方式 产生晶界偏聚和柯氏气团的主要缘由是溶质原子与基产生晶界偏聚和柯氏气团的主要缘由是溶质原子与基体原子的弹性作用体原子的弹性作用. .概括起来有以下几点概括起来有以下几点: :溶质原子在完好晶体中内引起的畸变能很高溶质原子在完好晶体中内引起的畸变能很高( (主要是与主要是与 基体原子之间存在尺寸差别等基体原子之间存在尺寸差别等););2) 2) 晶体缺陷处点阵畸变严重晶体缺陷处点阵畸变严重, ,具有较高能量具有较高能量; ;3) 3) 溶质原子向晶体缺陷处迁移溶质原子向晶体缺陷处迁移, ,可松弛点阵畸变可松弛点阵畸变( (以较小以较小

6、的点阵畸变方式存在的点阵畸变方式存在),),有利于系统能量的降低有利于系统能量的降低. . q 相互作用机理相互作用机理 溶质原子的偏聚是一个自发过程溶质原子的偏聚是一个自发过程, ,其普通规律是其普通规律是: :较基体原子大的代位原子趋向于缺陷区受膨胀的点阵较基体原子大的代位原子趋向于缺陷区受膨胀的点阵; ;较基体原子小的代位原子趋向于缺陷区受紧缩的点阵较基体原子小的代位原子趋向于缺陷区受紧缩的点阵; ;间隙原子趋向于缺陷区受膨胀的点阵间隙位置间隙原子趋向于缺陷区受膨胀的点阵间隙位置. . 溶质原子的以上行为都是为了使点阵得到松弛溶质原子的以上行为都是为了使点阵得到松弛, ,从而从而降低系统

7、的内能降低系统的内能. .不同溶不同溶质质原子在位原子在位错错周周围围的分布形状的分布形状 晶界区溶质偏聚的函数表达式：晶界区溶质偏聚的函数表达式： q 晶晶界界偏偏聚聚的的影影响响要要素素其中，其中，CgCg偏聚在晶界区的溶偏聚在晶界区的溶质浓度；度； C0 C0 基体中的溶基体中的溶质浓度；度； 晶界区的溶晶界区的溶质原子富集系数，表征溶原子富集系数，表征溶质的的晶晶 偏聚偏聚倾向。向。 E E溶溶质原子在晶内和晶界区引起畸原子在晶内和晶界区引起畸变能之差能之差, ,即即 晶界偏聚的晶界偏聚的驱动力力.(.(主要由原子尺寸要素引起主要由原子尺寸要素引起) ) 引起晶界偏聚的要素引起晶界偏聚

8、的要素: : 1 1、溶、溶质与基体原子尺寸差与基体原子尺寸差别大，即大，即 E E； 2 2、溶、溶质在基体中的固溶度，即在基体中的固溶度，即 Co Co； 3 3、温度低，即、温度低，即 T T。 备注：固溶度是合金尺寸要素和电子要素的综合表达。备注：固溶度是合金尺寸要素和电子要素的综合表达。溶质原子的偏聚温度溶质原子的偏聚温度 q 晶晶界界偏偏聚聚的的其其它它问问题题表：一些溶表：一些溶表：一些溶表：一些溶质质原子出原子出原子出原子出现现晶界偏聚和柯氏气晶界偏聚和柯氏气晶界偏聚和柯氏气晶界偏聚和柯氏气团团的温度范的温度范的温度范的温度范围围H HC C、N NP PMoMo、NbNb铌铌

9、铌铌0 0以下以下以下以下室温附近室温附近室温附近室温附近 350 350 500 500 溶质原子的偏聚区宽度溶质原子的偏聚区宽度 溶质原子的偏聚区宽度受晶界区宽度窄的影响，普通溶质原子的偏聚区宽度受晶界区宽度窄的影响，普通在在nmnm级范围，如级范围，如P P：6nm6nm；SbSb锑：锑：7nm7nm。 各种溶质元素在晶界偏聚中的相互影响各种溶质元素在晶界偏聚中的相互影响 1 1、偏聚位置的竞争，、偏聚位置的竞争，E E越大的元素有限偏聚；越大的元素有限偏聚； 如如CeCe铈铈 P P 2 2、影响晶界偏聚的速度；、影响晶界偏聚的速度； 如如CeCe能减慢能减慢SbSb在在FeFe晶界的

10、偏聚速度晶界的偏聚速度 3 3、影响偏聚元素在晶内的溶解度；、影响偏聚元素在晶内的溶解度； 如如LaLa镧的存在，降低了镧的存在，降低了P P和和SnSn在晶内的溶解度在晶内的溶解度 4 4、出现共偏聚。、出现共偏聚。 第三节第三节 合金中的化合物合金中的化合物1 1、化合物、化合物对合金性能的影响方式有：晶体合金性能的影响方式有：晶体类型、成分、型、成分、数量、尺寸大小、外形及分布形状等。数量、尺寸大小、外形及分布形状等。2 2、合金中的化合物主要有两大、合金中的化合物主要有两大类：一是：一是C C或或N N与合金元素与合金元素反响构成的碳化物和氮化物；二是合金元素之反响构成的碳化物和氮化物

11、；二是合金元素之间和合金元和合金元素与素与铁之之间构成的构成的相、相、AB2AB2相及相及AB3AB3相。相。q 概述概述 碳化物和氮化物的碳化物和氮化物的稳定性定性 取决于金属元素与取决于金属元素与C C、N N亲和力的大小，主要取决于和力的大小，主要取决于过渡族金属原子的渡族金属原子的d d电子数。子数。 d d层电子越少，碳化物和氮化物的子越少，碳化物和氮化物的稳定性越高定性越高 或生成或生成热HH越大，碳化物和氮化物越越大，碳化物和氮化物越稳定。定。 见图1 17 7所示所示q 碳化物和氮化物碳化物和氮化物 碳化物和氮化物的稳定性排序有：碳化物和氮化物的稳定性排序有： Hf Hf、Zr

12、Zr、TiTi、TaTa、NbNb、V V、W W、MoMo、CrCr、MnMn、FeFe 碳化物和氮化物的点阵构造碳化物和氮化物的点阵构造 氮化物均属简单密排构造，碳化物那么有简单和复氮化物均属简单密排构造，碳化物那么有简单和复杂密杂密排构造两种方式。排构造两种方式。 碳化物的点阵构造碳化物的点阵构造 WWTaTaHfHfMoMoNbNbZrZrNiNiCoCoFeFeMnMnCrCrV VTiTi简简 单单密密 排排复复 杂杂密密 排排 点阵构造判据：点阵构造判据： rx/rM rx/rM0.59 0.59 简单密排构造简单密排构造 rx/rM rx/rM0.59 0.59 复杂密排构造复

13、杂密排构造 碳化物和氮化物的类型碳化物和氮化物的类型 1 1 1 1、简单简单密排碳化物或氮化物：密排碳化物或氮化物：密排碳化物或氮化物：密排碳化物或氮化物： 以以以以MeCMeCMeCMeC、MeNMeNMeNMeN和和和和Me2CMe2CMe2CMe2C、Me2NMe2NMe2NMe2N为为主合金元素含量少主合金元素含量少主合金元素含量少主合金元素含量少时时2 2 2 2、复、复、复、复杂杂密排碳化物：密排碳化物：密排碳化物：密排碳化物： 以以以以Me3CMe3CMe3CMe3C、Me7C3Me7C3Me7C3Me7C3、Me23C6Me23C6Me23C6Me23C6为为主合金元素含量多

14、主合金元素含量多主合金元素含量多主合金元素含量多时时3 3 3 3、复式碳化物：、复式碳化物：、复式碳化物：、复式碳化物： 金属原子部分交金属原子部分交金属原子部分交金属原子部分交换换，如，如，如，如Fe3W3CFe3W3CFe3W3CFe3W3C、 Fe21Mo2C6 Fe21Mo2C6 Fe21Mo2C6 Fe21Mo2C64 4 4 4、碳氮化物：、碳氮化物：、碳氮化物：、碳氮化物： C C C C和和和和N N N N原子部分交原子部分交原子部分交原子部分交换换，如，如，如，如Ti(C,N)Ti(C,N)Ti(C,N)Ti(C,N)、(Cr,Fe)23(C,N)6(Cr,Fe)23(C

15、,N)6(Cr,Fe)23(C,N)6(Cr,Fe)23(C,N)6等等等等 相相1 1、特点、特点 属于正方晶系，硬度大，能属于正方晶系，硬度大，能显著降低合金的塑性和著降低合金的塑性和韧性，性，应合理合理设计合金成分来防止合金成分来防止相出相出现。 q 金属间化合物金属间化合物2 2 2 2、构成、构成、构成、构成规规律律律律 1 1 1 1第一常周期的第一常周期的第一常周期的第一常周期的族和族和族和族和族元素与族元素与族元素与族元素与和和和和族元素族元素族元素族元素结结合，合，合，合，如如如如Cr-MnCr-MnCr-MnCr-Mn、Mo-FeMo-FeMo-FeMo-Fe、W-CoW-

16、CoW-CoW-Co、V-NiV-NiV-NiV-Ni等等等等 2 2 2 2第二常周期的第二常周期的第二常周期的第二常周期的族元素与族元素与族元素与族元素与和和和和族元素族元素族元素族元素结结合合合合3 3 3 3、构成条件、构成条件、构成条件、构成条件 1 1 1 1原子尺寸差原子尺寸差原子尺寸差原子尺寸差别别不大；不大；不大；不大； 2 2 2 2钢钢和合金的和合金的和合金的和合金的“平均族数在平均族数在平均族数在平均族数在5.75.75.75.77.67.67.67.6之之之之间间4 4 4 4、合金、合金、合金、合金设计设计中的中的中的中的电电子缺位数子缺位数子缺位数子缺位数计计算算

17、算算 为为防止不防止不防止不防止不锈钢锈钢、高合金耐、高合金耐、高合金耐、高合金耐热钢热钢及耐及耐及耐及耐热热合金出合金出合金出合金出现现相，相，相，相，可用元素的可用元素的可用元素的可用元素的电电子缺位数子缺位数子缺位数子缺位数NvNvNvNv来来来来进进展合金展合金展合金展合金设计设计。 Nv Nv Nv Nv0.66Ni+1.71Co+2.66Fe+3.66Mn+4.66(Cr+Mo+W)0.66Ni+1.71Co+2.66Fe+3.66Mn+4.66(Cr+Mo+W)0.66Ni+1.71Co+2.66Fe+3.66Mn+4.66(Cr+Mo+W)0.66Ni+1.71Co+2.66F

18、e+3.66Mn+4.66(Cr+Mo+W) +5.66(V+Nb+Ta)+6.66(Ti+Si)+7.66Al +5.66(V+Nb+Ta)+6.66(Ti+Si)+7.66Al +5.66(V+Nb+Ta)+6.66(Ti+Si)+7.66Al +5.66(V+Nb+Ta)+6.66(Ti+Si)+7.66Al 不出不出不出不出现现相：相：相：相： Nv Nv Nv Nv2.522.522.522.52 AB2 AB2相拉维斯相相拉维斯相1 1、特点、特点 钢和合金中的主要钢和合金中的主要AB2AB2相是具有复杂六方的相是具有复杂六方的MgZn2MgZn2型，型，如如MoFe2MoFe2、

19、TiFe2TiFe2等，它是耐热钢和合金中的一种强化相。等，它是耐热钢和合金中的一种强化相。 当出现元素部分交换时，可出现复式当出现元素部分交换时，可出现复式AB2AB2相，如铁相，如铁基基合金中的合金中的(W,Mo,Nb)(Fe,Ni,Cr)2 (W,Mo,Nb)(Fe,Ni,Cr)2 。2 2 2 2、构成、构成、构成、构成规规律律律律 在周期表中，符合原子尺寸在周期表中，符合原子尺寸在周期表中，符合原子尺寸在周期表中，符合原子尺寸 dA : dB dA : dB dA : dB dA : dB1.2 : 11.2 : 11.2 : 11.2 : 1的任的任的任的任意两族元素，都能构成意两

20、族元素，都能构成意两族元素，都能构成意两族元素，都能构成AB2AB2AB2AB2相。相。相。相。 AB3 AB3相有序相相有序相 AB3 AB3相不属于相不属于稳定的化合物，定的化合物，处于固溶体与化合物于固溶体与化合物之之间的的过渡形状。渡形状。 Ni3Al Ni3Al相是典型的相是典型的AB3AB3相，相，fccfcc构造。在复构造。在复杂成分的成分的耐耐热钢或耐或耐热合金中，合金中，Ni3AlNi3Al的的过渡相渡相/相具有相具有较好的好的强化效果。化效果。 根据合金元素与根据合金元素与NiNi或或AlAl在原子尺寸、在原子尺寸、电负性上的差性上的差别，可置可置换AlAl或或NiNi，构

21、成，构成AB3AB3相：如相：如Ni3FeNi3Fe、Ni3CrNi3Cr、Ni3VNi3V、Ni3MnNi3Mn、(Ni,Cr)3Al(Ni,Cr)3Al、 (Ni,Mo,Cr)3Al (Ni,Mo,Cr)3Al等等第四节第四节 合金元素对钢加热时转变的影响合金元素对钢加热时转变的影响 合金合金钢加加热转变时主要主要阅历四个四个阶段：段：奥氏体的构奥氏体的构成；成；剩余碳化物的溶解；剩余碳化物的溶解；奥氏体的均匀化；奥氏体的均匀化；奥氏体奥氏体的晶粒的晶粒长大。大。q 合金元素对奥氏体构成的影响合金元素对奥氏体构成的影响 奥氏体的构成机制奥氏体的构成机制 高速加高速加热无分散机制，无分散机制

22、，构成后出构成后出现碳化碳化 物的溶解。物的溶解。 低速加低速加热分散机制，同分散机制，同时出出现碳化物溶解。碳化物溶解。 奥氏体构成的影响要素奥氏体构成的影响要素 1 1 1 1、碳化物的、碳化物的、碳化物的、碳化物的稳稳定性定性定性定性稳稳定性排序：定性排序：定性排序：定性排序：最好：最好：最好：最好：V V V V、TiTiTiTi、NbNbNbNb等；等；等；等；中等：中等：中等：中等：W W W W、MoMoMoMo、CrCrCrCr等；等；等；等；普通：普通：普通：普通：MnMnMnMn、FeFeFeFe等。等。等。等。2 2 2 2、碳化物、碳化物、碳化物、碳化物对对碳分散激活能

23、的影响碳分散激活能的影响碳分散激活能的影响碳分散激活能的影响 普通地，碳化物构成元素可提高普通地，碳化物构成元素可提高普通地，碳化物构成元素可提高普通地，碳化物构成元素可提高C C C C在奥氏体中的分散在奥氏体中的分散在奥氏体中的分散在奥氏体中的分散激活能，激活能，激活能，激活能，对对奥氏体构成有一定的妨碍作用。奥氏体构成有一定的妨碍作用。奥氏体构成有一定的妨碍作用。奥氏体构成有一定的妨碍作用。q 合金元素对奥氏体晶粒长大的影响合金元素对奥氏体晶粒长大的影响 由于淬火后组织的性能与奥氏体原始晶粒度有关，所由于淬火后组织的性能与奥氏体原始晶粒度有关，所以抑制奥氏体晶粒长大对改善合金钢的强韧性至

24、关重要。以抑制奥氏体晶粒长大对改善合金钢的强韧性至关重要。 奥氏体晶粒长大的驱动力奥氏体晶粒长大的驱动力 驱动力是晶界两侧晶粒的外表自在能差。要阻止晶粒驱动力是晶界两侧晶粒的外表自在能差。要阻止晶粒长大，就必需妨碍晶界的挪动。长大，就必需妨碍晶界的挪动。 普通地，碳化物熔点高且稳定，当其弥散分布在晶普通地，碳化物熔点高且稳定，当其弥散分布在晶界时，将钉扎奥氏体晶界妨碍其晶界挪动。界时，将钉扎奥氏体晶界妨碍其晶界挪动。 碳化物和氮化物对晶粒长大的抑制碳化物和氮化物对晶粒长大的抑制 工程上经常用工程上经常用AlNAlN来细化奥氏体晶来细化奥氏体晶粒，是由于氮化物粒，是由于氮化物比碳化物有更低的溶比

25、碳化物有更低的溶解度和更高的稳定性。解度和更高的稳定性。 注：注：11001100时，AlNAlN颗粒溶解，奥氏体晶粒猛烈粒溶解，奥氏体晶粒猛烈长大。大。钢钢的的的的热处热处置相置相置相置相变变温度温度温度温度 钢钢在在加加热热时时，实实践践转转变变温温度度往往往往要要偏偏离离平平衡衡的的临临界界温温度度，冷冷却却时时也也是是如如此此。随随着着加加热热和和冷却速度的添加，滞后冷却速度的添加，滞后景景象象将将越越加加严重重。通通常常把把加加热时的的临界界温温度度标以以字字母母“C“C，如如AC1AC1、AC3AC3、ACmACm等等；把把冷冷却却时的的临界界温温度度标以以字字母母“r“r，如，如

26、Ar1Ar1、Ar3Ar3、ArmArm等。等。q碳碳钢的的过冷冷转变第五第五节 合金元素合金元素对过冷冷转变的影响的影响 加加加加热时钢热时钢的的的的组织转变组织转变 钢在加热时奥氏体的构成过程又称为奥氏体化。以钢在加热时奥氏体的构成过程又称为奥氏体化。以共析钢的奥氏体构成过程为例。共析钢的奥氏体构成过程为例。 3 3 3 3残留渗碳体的溶解：残留渗碳体的溶解：残留渗碳体的溶解：残留渗碳体的溶解： 铁铁素体全部消逝以后，仍有部素体全部消逝以后，仍有部素体全部消逝以后，仍有部素体全部消逝以后，仍有部分剩余渗碳体未溶解，随着分剩余渗碳体未溶解，随着分剩余渗碳体未溶解，随着分剩余渗碳体未溶解，随着

27、时间时间的延伸，的延伸，的延伸，的延伸，这这些剩余渗碳些剩余渗碳些剩余渗碳些剩余渗碳体不断地溶入到奥氏体中去，直至全部消逝。体不断地溶入到奥氏体中去，直至全部消逝。体不断地溶入到奥氏体中去，直至全部消逝。体不断地溶入到奥氏体中去，直至全部消逝。 1 1 1 1奥氏体形核：奥氏体的晶核奥氏体形核：奥氏体的晶核奥氏体形核：奥氏体的晶核奥氏体形核：奥氏体的晶核优优先在先在先在先在铁铁素体与渗碳体素体与渗碳体素体与渗碳体素体与渗碳体的界面上构成。的界面上构成。的界面上构成。的界面上构成。2 2 2 2奥氏体晶核奥氏体晶核奥氏体晶核奥氏体晶核长长大：大：大：大： 奥氏体晶核构成以后，依托奥氏体晶核构成以

28、后，依托奥氏体晶核构成以后，依托奥氏体晶核构成以后，依托铁铁、碳原子的分散，使碳原子的分散，使碳原子的分散，使碳原子的分散，使铁铁素体不断向奥氏体素体不断向奥氏体素体不断向奥氏体素体不断向奥氏体转变转变和渗碳体不和渗碳体不和渗碳体不和渗碳体不断溶入到奥氏体中去而断溶入到奥氏体中去而断溶入到奥氏体中去而断溶入到奥氏体中去而进进展的。展的。展的。展的。4 4 4 4奥氏体均匀化：奥氏体均匀化：奥氏体均匀化：奥氏体均匀化： 渗碳体全部溶解渗碳体全部溶解渗碳体全部溶解渗碳体全部溶解终终了了了了时时，奥氏体的，奥氏体的，奥氏体的，奥氏体的成分是不均匀的，只需延伸保温成分是不均匀的，只需延伸保温成分是不均

29、匀的，只需延伸保温成分是不均匀的，只需延伸保温时间时间，经过经过碳原子的碳原子的碳原子的碳原子的扩扩散才干散才干散才干散才干获获得均匀化的奥氏体。得均匀化的奥氏体。得均匀化的奥氏体。得均匀化的奥氏体。亚亚共析共析共析共析钢钢的加的加的加的加热过热过程：程：程：程：过过共析共析共析共析钢钢的加的加的加的加热过热过程：程：程：程： 冷却冷却时钢时钢的的组织转变组织转变1 1 1 1、钢钢的冷却方式的冷却方式的冷却方式的冷却方式 热处热处置置置置时时常用的冷却方常用的冷却方常用的冷却方常用的冷却方式有两种：一是等温冷却式有两种：一是等温冷却式有两种：一是等温冷却式有两种：一是等温冷却常用于常用于常用

30、于常用于实际实际研研研研讨讨；二是；二是；二是；二是延延延延续续冷却常用于消冷却常用于消冷却常用于消冷却常用于消费费。 A1A12 2 2 2、过过冷奥氏体等温冷却曲冷奥氏体等温冷却曲冷奥氏体等温冷却曲冷奥氏体等温冷却曲线线的的的的绘绘制制制制 通常将处于通常将处于A1A1以下温度尚未发生转变的奥氏体称为过冷以下温度尚未发生转变的奥氏体称为过冷奥氏体。钢在冷却时的组织转变本质上是过冷奥氏体的组织奥氏体。钢在冷却时的组织转变本质上是过冷奥氏体的组织转变。转变。1 1 1 1等温冷却等温冷却等温冷却等温冷却实验实验：a a a a 首先将假首先将假首先将假首先将假设设干薄干薄干薄干薄圆圆片状片状片

31、状片状试样试样放入放入放入放入锡锡熔炉中，在高于熔炉中，在高于熔炉中，在高于熔炉中，在高于共析温度的条件下共析温度的条件下共析温度的条件下共析温度的条件下进进展奥氏体化；展奥氏体化；展奥氏体化；展奥氏体化；b b b b将上述奥氏体化将上述奥氏体化将上述奥氏体化将上述奥氏体化后的后的后的后的试样试样迅速放入另一迅速放入另一迅速放入另一迅速放入另一锡锡熔炉保温，炉温低于共析温度；熔炉保温，炉温低于共析温度；熔炉保温，炉温低于共析温度；熔炉保温，炉温低于共析温度；c c c c根据根据根据根据试样试样保温保温保温保温时间时间的差的差的差的差别别，分，分，分，分别别从炉中取出从炉中取出从炉中取出从炉

32、中取出试样试样，置于水中快冷；置于水中快冷；置于水中快冷；置于水中快冷；d d d d磨制金相磨制金相磨制金相磨制金相试试样样，并察看，并察看，并察看，并察看显显微微微微组织组织。 在不同温度反复上述等温转变实验，可根据实验结在不同温度反复上述等温转变实验，可根据实验结果绘制出奥氏体钢的等温冷却曲线。果绘制出奥氏体钢的等温冷却曲线。 曲曲线线的的左左边边一一条条线线为为过过冷冷奥奥氏氏体体转转变变开开场场线线；右右边边一一条条线线为为过过冷冷奥奥氏氏体体转转变变终终了了线线。该该曲曲线线下下部部还还有有两两条条程程度度线线，分分别别表表示示奥奥氏氏体体向向马马氏氏体体转转变变的的开开场场温温度

33、度MsMs线线和转变终了温度和转变终了温度MfMf线。线。 2 2 2 2过过冷奥氏体等温冷却曲冷奥氏体等温冷却曲冷奥氏体等温冷却曲冷奥氏体等温冷却曲线线曲曲曲曲线线分析分析分析分析 在在C C曲曲线中中，在在不不同同过冷冷奥奥氏氏体体开开场出出现组织转变的的时间不不同同，这段段时间称称为“孕孕育育期期。其其中中，以以C C曲曲线最突出最突出处凸点所凸点所对应的温度孕育期最短。的温度孕育期最短。 过冷冷奥奥氏氏体体等等温温冷冷却却曲曲线形形似似“C“C字字，故故俗俗称称C C曲曲线，反反响响了了“温温度度时间转变量量的的关关系系，所所以以C C曲曲线又又称称为TTTTTT图Temperatur

34、e-TimeTemperature-TimeTransformation Transformation DiagramDiagram。 板状马板状马板状马板状马氏体氏体氏体氏体马马氏体氏体氏体氏体变变温构成温构成温构成温构成, ,与与与与t t保无关保无关保无关保无关马马氏体氏体氏体氏体转变转变不完全性，不完全性，不完全性，不完全性，钢钢中常存在剩余中常存在剩余中常存在剩余中常存在剩余A A性能下降性能下降性能下降性能下降, ,常要求淬火常要求淬火常要求淬火常要求淬火T T接近接近接近接近Mf “Mf “冷冷冷冷处处置置置置. .马马氏体性能与含碳量有关氏体性能与含碳量有关氏体性能与含碳量有关

35、氏体性能与含碳量有关 非分散型非分散型非分散型非分散型FeFe和和和和C C均不分散均不分散均不分散均不分散C C在在在在-FeFe中的中的中的中的过饱过饱和和和和固溶体固溶体固溶体固溶体(bcc)(bcc)240240-50-50MM片针片针片针片针状马状马状马状马氏体氏体氏体氏体马马马马氏氏氏氏体体体体板状：低碳钢中，板状：低碳钢中，板状：低碳钢中，板状：低碳钢中， F F和和和和 Fe2.4CFe2.4C的复相组织。的复相组织。的复相组织。的复相组织。 片状：高碳钢中，复相组织。片状：高碳钢中，复相组织。片状：高碳钢中，复相组织。片状：高碳钢中，复相组织。F F饱和饱和饱和饱和+ + F

36、e2.4Fe2.4C C350350240240B B下下下下下贝氏下贝氏下贝氏下贝氏体体体体羽毛状：在平行密排的过饱和羽毛状：在平行密排的过饱和羽毛状：在平行密排的过饱和羽毛状：在平行密排的过饱和F F板条间，不均匀分布短杆片状板条间，不均匀分布短杆片状板条间，不均匀分布短杆片状板条间，不均匀分布短杆片状Fe3C ,Fe3C ,脆性大，工业上不运用脆性大，工业上不运用脆性大，工业上不运用脆性大，工业上不运用半分散型半分散型半分散型半分散型只需只需只需只需C C分散分散分散分散F F饱和饱和饱和饱和+ + Fe3CFe3C550550350350B B上上上上上贝氏上贝氏上贝氏上贝氏体体体体贝

37、贝贝贝氏氏氏氏体体体体间间距：距：距：距：0.030.030.08m0.08m，2000 2000 600600550550T T屈氏体屈氏体屈氏体屈氏体间间距：距：距：距：0.250.08m0.250.08m，1000 1000 650650600600S S索氏体索氏体索氏体索氏体片片片片层间层间距：距：距：距：0.250.251.9m1.9m，500500分散型分散型分散型分散型FeFe和和和和C C均均均均分散分散分散分散F+Fe3F+Fe3C CA1A1650650P P珠光体珠光体珠光体珠光体珠珠珠珠光光光光体体体体 特特特特 征征征征转变类型转变类型转变类型转变类型相组成相组成相

38、组成相组成转变转变温温温温度度度度/ /符符符符号号号号组织称号组织称号组织称号组织称号注：注：w wc c1.01.0时构成片状构成片状马氏体，氏体，HRCHRC：64646666； w wc c0.20.2时构成板状构成板状马氏体，氏体， HRC HRC：303050 50 。3 3 3 3、非共析成分碳、非共析成分碳、非共析成分碳、非共析成分碳钢钢的等温的等温的等温的等温转变转变 非共析钢的C曲线与共析钢的C曲线不同。区别在于：亚共析钢曲线左移，在其上方多了一条过冷奥氏体转变为铁素体的转变开场线； 过共析钢曲线右移，在其上方多了一条过冷奥氏体析出二次渗碳体的开场线。 亚亚共析共析共析共析

39、钢钢的等温的等温的等温的等温转变图转变图4 4 4 4、共析、共析、共析、共析钢钢的延的延的延的延续续冷却冷却冷却冷却转变转变 C C曲线曲线TTTTTT图图反响了过冷奥氏体等反响了过冷奥氏体等温转变的全貌，但在温转变的全貌，但在实践消费中，钢的热实践消费中，钢的热处置大多是采用延续处置大多是采用延续冷却，因此，测出奥冷却，因此，测出奥氏体的延续冷却曲线，氏体的延续冷却曲线，即即CCTCCT图右图阴影图右图阴影部分，有很大的现部分，有很大的现实意义。实意义。Continuous Cooling Transformation DiagramContinuous Cooling Transform

40、ation DiagramContinuous Cooling Transformation DiagramContinuous Cooling Transformation DiagramVcVc临临界冷却速度：是指使奥氏体在冷却界冷却速度：是指使奥氏体在冷却界冷却速度：是指使奥氏体在冷却界冷却速度：是指使奥氏体在冷却过过程中直接程中直接程中直接程中直接转变转变成成成成马马氏体而不氏体而不氏体而不氏体而不发发生其它生其它生其它生其它转变转变的最小冷却速度，即的最小冷却速度，即的最小冷却速度，即的最小冷却速度，即临临界淬火界淬火界淬火界淬火速度。速度。速度。速度。 合金元素对过冷奥氏体转变的影

41、响集中表如今恒温转合金元素对过冷奥氏体转变的影响集中表如今恒温转变曲线上。变曲线上。q 合金元素对过冷奥氏体转变的影响概述合金元素对过冷奥氏体转变的影响概述 强强和中和中强强碳化物构成碳化物构成 元素的影响元素的影响1 1 1 1 Ti Ti Ti Ti、V V V V、NbNbNbNb、W W W W、MoMoMoMo等元等元等元等元素素素素显显著推著推著推著推迟迟珠光体珠光体珠光体珠光体转变转变，推，推，推，推迟贝迟贝氏体氏体氏体氏体转变较转变较少；少；少；少；2 2 2 2 升高珠光体升高珠光体升高珠光体升高珠光体转变转变温度范温度范温度范温度范围围，降低，降低，降低，降低贝贝氏体氏体氏

42、体氏体转变转变温度范温度范温度范温度范围围，明，明，明，明显显出出出出现现珠光体和珠光体和珠光体和珠光体和贝贝氏体两条氏体两条氏体两条氏体两条C C C C曲曲曲曲线线。 显著推迟珠光体和贝氏体转变，显著推迟珠光体和贝氏体转变，C C曲线分别。曲线分别。 中中强强和弱碳化物构成元素的影响和弱碳化物构成元素的影响1 1 Al Al、SiSi添加过冷奥氏体的稳定性，推迟贝氏体转变卦添加过冷奥氏体的稳定性，推迟贝氏体转变卦 剧烈；剧烈；2 2 Ni Ni推迟珠光体转变，不改动推迟珠光体转变，不改动C C曲线外形；曲线外形；3 3 Co Co元素降低过冷奥氏体的稳定性，不改动元素降低过冷奥氏体的稳定性

43、，不改动C C曲线外形。曲线外形。 非碳化物构成元素的影响非碳化物构成元素的影响q 合金元素对珠光体转变的影响合金元素对珠光体转变的影响 珠光体珠光体转变过程包括孕育期、碳化物形核程包括孕育期、碳化物形核长大和大和相相形核形核长大几个步大几个步骤。1 1 1 1 强强碳化物构成元素：直接析出特殊碳化物。碳化物构成元素：直接析出特殊碳化物。碳化物构成元素：直接析出特殊碳化物。碳化物构成元素：直接析出特殊碳化物。2 2 2 2 中中中中强强碳化物构成元素：当碳化物构成元素：当碳化物构成元素：当碳化物构成元素：当M/CM/CM/CM/C的比的比的比的比值值高高高高时时，析出特殊，析出特殊，析出特殊，

44、析出特殊 碳化物；当碳化物；当碳化物；当碳化物；当M/CM/CM/CM/C的比的比的比的比值值低低低低时时，析出合金渗碳体。，析出合金渗碳体。，析出合金渗碳体。，析出合金渗碳体。3 3 3 3 弱碳化物构成元素：直接析出合金渗碳体。弱碳化物构成元素：直接析出合金渗碳体。弱碳化物构成元素：直接析出合金渗碳体。弱碳化物构成元素：直接析出合金渗碳体。 对对碳化物形核碳化物形核长长大的影响大的影响1 1、碳化物析出的差别：、碳化物析出的差别：1 1 1 1 碳化物构成元素都推碳化物构成元素都推碳化物构成元素都推碳化物构成元素都推迟迟了碳化物的形核和了碳化物的形核和了碳化物的形核和了碳化物的形核和长长大

45、大大大 这这是由于碳化物构成元素分散系数是由于碳化物构成元素分散系数是由于碳化物构成元素分散系数是由于碳化物构成元素分散系数1010101016cm/s16cm/s16cm/s16cm/s远远远远小于小于小于小于C C C C元素在奥氏体中的分散系数元素在奥氏体中的分散系数元素在奥氏体中的分散系数元素在奥氏体中的分散系数 10 10 10 1010cm/s10cm/s10cm/s10cm/s，也也也也就是就是就是就是说这说这些元素分散慢些元素分散慢些元素分散慢些元素分散慢严严重制重制重制重制约约了碳化物形核的速率。了碳化物形核的速率。了碳化物形核的速率。了碳化物形核的速率。2 2 2 2 非碳

46、化物构成元素非碳化物构成元素非碳化物构成元素非碳化物构成元素对对碳化物的形核和碳化物的形核和碳化物的形核和碳化物的形核和长长大影响小，大影响小，大影响小，大影响小，主要表如今影响主要表如今影响主要表如今影响主要表如今影响转变转变上上上上2 2、对碳化物形核长大的影响：、对碳化物形核长大的影响： 转变是一个原子分散的是一个原子分散的过程，其程，其转变动力学力学曲曲线具有具有C C曲曲线的特征。的特征。 对对转变转变的影响的影响相的形核相的形核长长大大1 1、强碳化物构成元素：、强碳化物构成元素： 影响不大。影响不大。2 2、中强碳化物构成元素：、中强碳化物构成元素： 经过添加固溶体原子添加固溶体

47、原子间结合，降低合，降低FeFe的自分散激的自分散激活能，从而减慢活能，从而减慢转变，其效果：，其效果：CrCrW WMo Mo 。3 3、弱碳化物构成元素：、弱碳化物构成元素： 扩展展相区，相区，稳定奥氏体并定奥氏体并剧烈推烈推迟转变。4 4、非碳化物构成元素：、非碳化物构成元素：NiNi：开启：开启相区并相区并稳定奥氏体，添加定奥氏体，添加相形核功，降低相形核功，降低转变温度，温度，剧烈妨碍烈妨碍相形核相形核长大和先共析大和先共析铁素体析出。素体析出。CoCo：由于升高：由于升高AsAs点，提高点，提高转变温度，促温度，促进转变。SiSi：添加：添加FeFe原子原子间结合力。增大合力。增大

48、FeFe的自分散激活能，推的自分散激活能，推迟转变。B B、P P、ReRe：富集于奥氏体晶界，降低奥氏体晶界外表能，：富集于奥氏体晶界，降低奥氏体晶界外表能，妨碍妨碍相和碳化物在晶界形核，增相和碳化物在晶界形核，增长转变孕育期。孕育期。5 5、多种合金元素的综协作用：、多种合金元素的综协作用： 多种合金元素的多种合金元素的综协作用大大提高作用大大提高过冷冷的的稳定性。定性。 以以Cr-Ni-MoCr-Ni-Mo合金为例教材合金为例教材P19P19，35Cr35Cr、35CrMo35CrMo、40NiMo40NiMo三者合金元素总量在三者合金元素总量在1.351.352.0%2.0%之间，过冷

49、奥氏之间，过冷奥氏体转变最短孕育期的增减仅在体转变最短孕育期的增减仅在202035s35s之间。假设把三种之间。假设把三种钢钢中的中的CrCr、NiNi、MoMo组合成组合成40CrNiMo40CrNiMo钢，其合金元素总量仅钢，其合金元素总量仅添加到添加到3.253.25，而孕育期添加到约，而孕育期添加到约500s500s，假设进一步添加，假设进一步添加NiNi和和MoMo的含量成为的含量成为18Cr2Ni4Mo18Cr2Ni4Mo钢，合金元素总量为钢，合金元素总量为6.346.34，那么孕育期至少添加三个数量级。那么孕育期至少添加三个数量级。 降低贝氏体转变的上限温度降低贝氏体转变的上限温

50、度BsBs，推迟贝氏体转变。，推迟贝氏体转变。如图如图1 11616，1-171-17，1-181-18所示。所示。 碳化物构成元素碳化物构成元素q 合金元素对贝氏体转变的影响合金元素对贝氏体转变的影响 贝氏体氏体转变过程包括孕育期、程包括孕育期、转变和碳化物的和碳化物的构成等。构成等。 CO CO CO CO元素元素元素元素 升高升高AsAs点，降低点，降低相化学自在能，促相化学自在能，促进贝氏体氏体转变。 绝大多数合金元素都降低绝大多数合金元素都降低MsMs点，只需点，只需CoCo和和AlAl相反，如相反，如表表1-51-5所示教材所示教材P20P20。 对对Ms-MfMs-Mf温度的影响

51、温度的影响q 合金元素对马氏体转变的影响合金元素对马氏体转变的影响 马氏体是无分散型转变，形核和长大速度极快，合金马氏体是无分散型转变，形核和长大速度极快，合金元素对马氏体转变动力学影响小。元素对马氏体转变动力学影响小。 马氏体亚构造有两种根本方式：一种是具有位错构造马氏体亚构造有两种根本方式：一种是具有位错构造的板状马氏体，另一种是具有孪晶构造的针状马氏体。的板状马氏体，另一种是具有孪晶构造的针状马氏体。 对马对马氏体氏体亚亚构造的影响构造的影响 普通，钢中普通，钢中C C或或N N的含量的含量W W0.40.4的钢都是位错马氏体。的钢都是位错马氏体。W WC C0.60.6的钢为孪晶马氏体

52、。合金元素如的钢为孪晶马氏体。合金元素如MnMn、CrCr、NiNi、MoMo或或CoCo能添加构成孪晶马氏体的倾向。能添加构成孪晶马氏体的倾向。 另外，当另外，当MsMs点温度较高时，由于滑移的临界分切应力，点温度较高时，由于滑移的临界分切应力，在在MsMs以下构成位错马氏体；当以下构成位错马氏体；当MsMs较低时，孪生分切应力低较低时，孪生分切应力低于滑移分切应力，构成孪晶马氏体。于滑移分切应力，构成孪晶马氏体。q 碳钢淬火后的回火转变碳钢淬火后的回火转变第六节第六节 合金元素对回火转变的影响合金元素对回火转变的影响1 1 1 1、定、定、定、定义义：回火是把淬火后的：回火是把淬火后的：回

53、火是把淬火后的：回火是把淬火后的钢钢件，重新加件，重新加件，重新加件，重新加热热到到到到A1A1A1A1以下某一以下某一以下某一以下某一温度，温度，温度，温度，经经保温后空冷至室温的保温后空冷至室温的保温后空冷至室温的保温后空冷至室温的热处热处置工置工置工置工艺艺。2 2 2 2、目的：淬火、目的：淬火、目的：淬火、目的：淬火钢钢件件件件经经回火可以减少或消除淬火回火可以减少或消除淬火回火可以减少或消除淬火回火可以减少或消除淬火应应力，力，力，力，稳稳定定定定组织组织，提高，提高，提高，提高钢钢的塑性和的塑性和的塑性和的塑性和韧韧性，从而使性，从而使性，从而使性，从而使钢钢的的的的强强度、硬度

54、和塑度、硬度和塑度、硬度和塑度、硬度和塑性、性、性、性、韧韧性得到适当配合，以性得到适当配合，以性得到适当配合，以性得到适当配合，以满满足不同工件的性能要求。足不同工件的性能要求。足不同工件的性能要求。足不同工件的性能要求。3 3 3 3、回火、回火、回火、回火过过程的程的程的程的组织变组织变化：化：化：化：第一第一第一第一阶阶段室温段室温段室温段室温250250250250：马马氏体中的氏体中的氏体中的氏体中的过饱过饱和碳原子析出，和碳原子析出，和碳原子析出，和碳原子析出，构成碳化物构成碳化物构成碳化物构成碳化物FexCFexCFexCFexC，得到回火，得到回火，得到回火，得到回火马马氏体

55、氏体氏体氏体组织组织。第二第二第二第二阶阶段段段段230230230230280280280280：马马氏体氏体氏体氏体继续继续分解，同分解，同分解，同分解，同时时剩余奥剩余奥剩余奥剩余奥氏体氏体氏体氏体转变为过饱转变为过饱和固溶体与碳化物，得到回火和固溶体与碳化物，得到回火和固溶体与碳化物，得到回火和固溶体与碳化物，得到回火马马氏体氏体氏体氏体组织组织。第三第三第三第三阶阶段段段段260260260260360360360360：马马氏体氏体氏体氏体继续继续分解，碳原子分解，碳原子分解，碳原子分解，碳原子继续继续析出使析出使析出使析出使过饱过饱和和和和固溶体固溶体固溶体固溶体转变为铁转变为铁

56、素体；回火素体；回火素体；回火素体；回火马马氏体中的氏体中的氏体中的氏体中的FexC FexC FexC FexC 转变为稳转变为稳定的粒状渗碳体，得到定的粒状渗碳体，得到定的粒状渗碳体，得到定的粒状渗碳体，得到铁铁素体和极素体和极素体和极素体和极细细渗碳体渗碳体渗碳体渗碳体的机械混合物，即回火屈氏体。的机械混合物，即回火屈氏体。的机械混合物，即回火屈氏体。的机械混合物，即回火屈氏体。第四第四第四第四阶阶段段段段400400400400以上：碳化物聚集以上：碳化物聚集以上：碳化物聚集以上：碳化物聚集长长大，温度越高碳化大，温度越高碳化大，温度越高碳化大，温度越高碳化物越大，得到粒状碳化物与物越

57、大，得到粒状碳化物与物越大，得到粒状碳化物与物越大，得到粒状碳化物与铁铁素体的机械混合物，即回火素体的机械混合物，即回火素体的机械混合物，即回火素体的机械混合物，即回火索氏体。索氏体。索氏体。索氏体。4 4 4 4、回火的种、回火的种、回火的种、回火的种类类：1 1低温回火低温回火150150250250 回火的目的是降低回火的目的是降低应力和脆性，力和脆性，获得回火得回火马氏体氏体组织，使使钢具有高的硬度、具有高的硬度、强度和耐磨性。低温回火普通用来度和耐磨性。低温回火普通用来处置要求高硬度和高耐磨性的工件，如刀具、量具、置要求高硬度和高耐磨性的工件，如刀具、量具、滚动轴承和渗碳件等。承和渗

58、碳件等。HRC60HRC602 2中温回火中温回火350350500500 回火的目的是回火的目的是获得回火屈氏体，具得回火屈氏体，具备高的高的弹性极限和性极限和韧性，并性，并坚持一定的硬度，主要用于各种持一定的硬度，主要用于各种弹簧，簧，锻模、模、压铸模等模具。模等模具。35HRC4535HRC45 3 3高温回火高温回火500500650650 回回火火的的目目的的是是具具备良良好好的的综合合机机械械性性能能较高高的的强度度、塑塑性性、韧性性，得得到到回回火火索索氏氏体体组织。普普通通把把淬淬火火加加高高温温回回火火的的热处置置称称为“调质处置置。适适用用于于中中碳碳构构造造钢制制造造的的

59、曲曲轴、连杆杆、连杆杆螺螺栓栓、汽汽车迁迁延延机机半半轴、机机床主床主轴及及齿轮等重要机器零件。等重要机器零件。28HRC3328HRC33 需求指出，有些钢在250400和450650的范围内回火时，其冲击韧性比在较低温度回火时还显著下降，这种脆化景象称为回火脆性。在250400回火时出现的脆性称为低温回火脆性，又叫第一第一类回火脆性；而在回火脆性；而在450450650650温度范温度范围内回火内回火时出出现的脆性称的脆性称为高温回火脆性，也叫第二高温回火脆性，也叫第二类回火脆性。回火脆性。 为防止低温回火脆性，通常的方法是防止在脆化温度防止低温回火脆性，通常的方法是防止在脆化温度范范围内

60、回火。防止高温回火脆性的方法是加内回火。防止高温回火脆性的方法是加热后快冷。后快冷。 q 合金元素对马氏体分解的影响合金元素对马氏体分解的影响 马氏体分解过程为：马氏体分解过程为：C C浓度降低的过程浓度降低的过程碳原子碳原子碳原子碳原子偏聚偏聚偏聚偏聚-Fe2.4C-Fe2.4C析出析出析出析出Fe3CFe3C 碳化物构成元素碳化物构成元素 强和中强碳化物构成元素与碳有较强的亲和力，能在强和中强碳化物构成元素与碳有较强的亲和力，能在马氏体中保管更多的碳，从而妨碍马氏体的分解。马氏体中保管更多的碳，从而妨碍马氏体的分解。 弱碳化物构成元素弱碳化物构成元素MnMn的影响甚微。的影响甚微。 非碳化

61、物构成元素非碳化物构成元素 Si Si：在低温下不易分散，构成的：在低温下不易分散，构成的-Fe2.4C-Fe2.4C中含硅量中含硅量为钢中平均含量，而新构成的中平均含量，而新构成的Fe3CFe3C中不能溶解中不能溶解SiSi，它必需分，它必需分散开去，散开去，Fe3CFe3C才干形核和才干形核和长大。大。 Al Al、P P：影响与：影响与SiSi类似。类似。 Ni Ni：影响甚微。：影响甚微。 q 合金元素合金元素对回火回火时剩余剩余转变的影响的影响 含碳化物构成元素的高合金含碳化物构成元素的高合金钢中同中同样存在剩余奥氏体存在剩余奥氏体的中温区的中温区(500(500600)600)，高

62、合金，高合金钢在在这一温度区域回火后，一温度区域回火后，在冷却在冷却时发生剩余奥氏体向生剩余奥氏体向马氏体氏体转变，俗称，俗称“二次淬火。二次淬火。 淬淬火火钢钢中中剩剩余余奥奥氏氏体体回回火火时时转转变变的的特特点点根根本本遵遵照照过过冷冷奥奥氏氏体体恒恒温温转转变变的的规规律律。无无论论在在珠珠光光体体或或贝贝氏氏体体转转变变区间，剩余奥氏体转变孕育期较短，但都转变不充分。区间，剩余奥氏体转变孕育期较短，但都转变不充分。q 合金元素对碳化物析出的影响合金元素对碳化物析出的影响 合金元素合金元素SiSi、AlAl、P P等元素可把上述等元素可把上述转变推推迟到到300300以上。随着回火温度

63、的提高，合金元素以上。随着回火温度的提高，合金元素发生明生明显分散，碳分散，碳化物构成元素向渗碳体富集，构成合金渗碳体。化物构成元素向渗碳体富集，构成合金渗碳体。强碳化物碳化物构成元素构成元素还会析出特殊碳化物。会析出特殊碳化物。 碳碳钢中中，马氏氏体体在在低低温温回回火火时分分解解析析出出的的-Fe2.4C-Fe2.4C在在260 260 以上开以上开场溶解，同溶解，同时析出析出Fe3CFe3C。 合金元素的特殊碳化物构成机制合金元素的特殊碳化物构成机制 碳化物构成元素向渗碳体富集，当其浓度超越在合金碳化物构成元素向渗碳体富集，当其浓度超越在合金渗碳体中的溶解浓度时，合金渗碳体就在原位转变成

64、特殊渗碳体中的溶解浓度时，合金渗碳体就在原位转变成特殊碳化物。碳化物。1 1、合金渗碳体原位反响转变成特殊碳化物如、合金渗碳体原位反响转变成特殊碳化物如CrCr(Cr,Fe)3C(Cr,Fe)3C(Cr,Fe)7C(Cr,Fe)7C3 3(Cr,Fe)23(Cr,Fe)23C6C62 2、直接从、直接从相中析出特殊碳化物如相中析出特殊碳化物如V V、NbNb、TiTi等等 当回火温度升高到某一当回火温度升高到某一值时，特殊碳化物直接从，特殊碳化物直接从过饱和和相中大量析出，同相中大量析出，同时伴有渗碳体的溶解。如以下伴有渗碳体的溶解。如以下图 特殊碳化物既有从原位反响生成，又有直接从特殊碳化物

65、既有从原位反响生成，又有直接从过饱和和相中析出。相中析出。3 3、混合构成机制、混合构成机制 直接从直接从过饱和和相相中析出的特殊碳化物中析出的特殊碳化物如如VCVC与基体构成共格，与基体构成共格，不易聚集不易聚集长大，有大，有强的的“次生硬化效次生硬化效应。 钒钢中的中的VCVC从从过饱和和相的位相的位错中析出，呈薄片状，中析出，呈薄片状，与基体与基体坚持共格，位持共格，位错被被钉扎。扎。 图中由于图中由于VCVC非常细小，非常细小，只能看到只能看到VCVC与与基体共格呵斥基体共格呵斥的共格应变区。的共格应变区。 钼钢中，棒状中，棒状Mo2CMo2C从从过饱和和相中析出，与基体共格。相中析出

66、，与基体共格。 铬钢中，原铬钢中，原Fe3CFe3C在原位转变生成的在原位转变生成的Cr,Fe)23C6Cr,Fe)23C6等由等由于颗粒粗大，且不与基体共格，不能产生次生硬化。于颗粒粗大，且不与基体共格，不能产生次生硬化。q 合金元素合金元素对相再相再结晶温度的影响晶温度的影响 马氏氏体体分分解解后后的的相相有有很很高高的的位位错密密度度，在在碳碳钢中中相相高高于于400400就就开开场回回复复过程程，500500以以上上开开场再再结晶晶过程。程。 1 1 Ni Ni对TT再无影响；再无影响； 2 2 Si Si、MnMn对TT再略有提高；再略有提高； 3 3 Co Co、MoMo、W W、

67、V V等等显著提高著提高TT再。再。 几几种种合合金金元元素素配配合合添添加加对提提高高TT再再更更有有效效，可可大大大大减减缓高温回火的高温回火的软化化过程。程。q 合金元素对析出金属间化合物的影响合金元素对析出金属间化合物的影响 低低碳碳或或微微碳碳合合金金马氏氏体体在在高高温温回回火火时，从从基基体体相相中析出金属中析出金属间化合物，并化合物，并产生沉淀生沉淀强化效化效应。 例如：例如：Fe-NiFe-Ni系马氏体钢中参与系马氏体钢中参与TiTi和和MoMo，时效时析出，时效时析出Ni3TiNi3Ti、Ni3MoNi3Mo、Fe2TiFe2Ti金金属属间间化化合合物物。由由于于马马氏氏体体中中由由相相变变引起的高位错密度，提供了沉淀相形核的有利位置和较大引起的高位错密度，提供了沉淀相形核的有利位置和较大的析出速度。析出的金属间化合物为尺寸细小的二维质点的析出速度。析出的金属间化合物为尺寸细小的二维质点，产生高的沉淀强化效果。，产生高的沉淀强化效果。