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合金元素對回火轉(zhuǎn)變的影響:(1)提高回火穩(wěn)定性合金元素在回火過程中推遲馬氏體的分解和殘余奧氏體的轉(zhuǎn)變(即在較高溫度才開始分解和轉(zhuǎn)變),提高鐵素體的再結(jié)晶溫度,使碳化物難以聚集長大,因此提高了鋼對回火軟化的抗力,即提高了鋼的回火穩(wěn)定性。提高回火穩(wěn)定性作用較強的合金元素有:V、Si、Mo、W、Ni、Co等。(2)產(chǎn)生二次硬化一些Mo、W、V含量較高的高合金鋼回火時,硬度不是隨回火溫度升高而單調(diào)降低,而是到某一溫度(約400℃)后反而開始增大,并在另一更高溫度(一般為550℃左右)達到峰值。這是回火過程的二次硬化現(xiàn)象,它與回火析出物的性質(zhì)有關(guān)。當(dāng)回火溫度低于450℃時,鋼中析出滲碳體;在450℃以上滲碳體溶解,鋼中開始沉淀出彌散穩(wěn)定的難熔碳化物Mo2C、W2C、VC等,,使硬度重新升高,稱為沉淀硬化。回火時冷卻過程中殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體的二次淬火所也可導(dǎo)致二次硬化。(3)增大回火脆性和碳鋼一樣,合金鋼也產(chǎn)生回火脆性,而且更明顯。這是合金元素的不利影響。在450℃-600℃間發(fā)生的第二類回火脆性(高溫回火脆性)主要與某些雜質(zhì)元素以及合金元素本身在原奧氏體晶界上的嚴重偏聚有關(guān),多發(fā)生在含Mn、Cr、Ni等元素的合金鋼中。這是一種可逆回火脆性,回火后快冷(通常用油冷)可防止其發(fā)生。鋼中加入適當(dāng)Mo或W(0.5%Mo,1%W)也可基本上這類脆性。
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合金元素對加熱時相轉(zhuǎn)變的影響:合金元素影響加熱時奧氏體形成的速度和奧氏體晶粒的大小。(1)對奧氏體形成速度的影響:Cr、Mo、W、V等強碳化物形成元素與碳的親合力大,形成難溶于奧氏體的合金碳化物,顯著減慢奧氏體形成速度;Co、Ni等部分非碳化物形成元素,因增大碳的擴散速度,使奧氏體的形成速度加快;Al、Si、Mn等合金元素對奧氏體形成速度影響不大。(2)對奧氏體晶粒大小的影響:大多數(shù)合金元素都有阻止奧氏體晶粒長大的作用,但影響程度不同。強烈阻礙晶粒長大的元素有:V、Ti、Nb、Zr等;中等阻礙晶粒長大的元素有:W、Mn、Cr等;對晶粒長大影響不大的元素有:Si、Ni、Cu等;促進晶粒長大的元素:Mn、P等。
合金元素對過冷奧氏體分解轉(zhuǎn)變的影響:鋁鋅(鍍鋅)合金鋼板為基本材料除Co外,幾乎所有合金元素都增大過冷奧氏體的穩(wěn)定性,推遲珠光體類型組織的轉(zhuǎn)變,使C曲線右移,即提高鋼的淬透性。常用提高淬透性的元素有:Mo、Mn、Cr、Ni、Si、B等。必須指出,加入的合金元素,只有完全溶于奧氏體時,才能提高淬透性。如果未完全溶解,則碳化物會成為珠光體的核心,反而降低鋼的淬透性。另外,兩種或多種合金元素的同時加入(如鉻錳鋼、鉻鎳鋼等),比單個元素對淬透性的影響要強得多。除Co、Al外,多數(shù)合金元素都使Ms和Mf點下降。其作用大小的次序是:Mn、Cr、Ni、Mo、W、Si。其中Mn的作用強,Si實際上無影響。Ms和Mf點的下降,使淬火后鋼中殘余奧氏體量增多。殘余奧氏體量過多時,可進行冷處理(冷至Mf點以下),以使其轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體;或進行多次回火,這時殘余奧氏體因析出合金碳化物會使Ms、Mf點上升,并在冷卻過程中轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體或貝氏體(即發(fā)生所謂二次淬火)。
溶于鐵中:幾乎所有的合金元素(除Pb外)都可溶入鐵中,形成合金鐵素體或合金奧氏體,按其對α-Fe或γ-Fe的作用,可將合金元素分為擴大奧氏體相區(qū)和縮小奧氏體相區(qū)兩大類。擴大γ相區(qū)的元素—亦稱奧氏體穩(wěn)定化元素,主要是Mn、Ni、Co、C、N、Cu等,它們使A3點(γ-Feα-Fe的轉(zhuǎn)變點)下降,A4點(γ-Fe的轉(zhuǎn)變點)上升,從而擴大γ-相的存在范圍。其中Ni、Mn等加入到一定量后,可使γ相區(qū)擴大到室溫以下,使α相區(qū)消失,稱為完全擴大γ相區(qū)元素。另外一些元素(如C、N、Cu等),雖然擴大γ相區(qū),但不能擴大到室溫,故稱之為部分擴大γ相區(qū)的元素。縮小γ相區(qū)元素——亦稱鐵素體穩(wěn)定化元素,主要有Cr、Mo、W、V、Ti、Al、Si、B、Nb、Zr等。它們使A3點上升,A4點下降(鉻除外,鉻含量小于7%時,A3點下降;大于7%后,A3點迅速上升),從而縮小γ相區(qū)存在的范圍,使鐵素體穩(wěn)定區(qū)域擴大。按其作用不同可分為完全封閉γ相區(qū)的元素(如Cr、Mo、W、V、Ti、Al、Si等)和部分縮小γ相區(qū)的元素(如B、Nb、Zr等)。形成碳化物:合金元素按其與鋼中碳的親和力的大小,可分為碳化物形成元素和非碳化物形成元素兩大類。常見非碳化物形成元素有:Ni、Co、Cu、Si、Al、N、B等。它們基本上都溶于鐵素體和奧氏體中。常見碳化物形成元素有:Mn、Cr、W、V、Nb、Zr、Ti等(按形成的碳化物的穩(wěn)定性程度由弱到強的次序排列),它們在鋼中一部分固溶于基體相中,一部分形成合金滲碳體,含量高時可形成新的合金碳化合物。
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