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固原NM400耐磨钢板知识合金元素与铁、碳的相互作用
合金元素进入钢中后,主要以三种模式存在钢中。即:与铁导致固溶体;与碳导致碳化物;在高合金钢中还大约导致金属间化合物。
1. 溶于铁中
几乎一切的合金元素(除Pb外)都可溶入铁中, 导致合金铁素体或合金奥氏体, 按其对α-Fe或γ-Fe的作用, 可将合金元素分为扩大奥氏体相区和压缩奥氏体相区两大类。
扩大γ相区的元素-亦称奥氏体稳定化元素, 主要是Mn、Ni、Co、C、N、Cu等, 它们使A3点(γ-Fe α-Fe的变化点)下降, A4点( γ-Fe的变化点)上涨, 从而扩大γ-相的存在范围。其中Ni、Mn等进入到势必量后, 可使γ相区扩大到室温以下, 使α相区散失, 称为完全扩大γ相区元素。另外少少元素(如C、N、Cu等), 诚然扩大γ相区, 但不能够大约扩大到室温, 故称之为单方面扩大γ相区的元素。
压缩γ相区元素--亦称铁素体稳定化元素, 主要有Cr、Mo、W、V、Ti、Al、Si、B、Nb、Zr等。它们使A3点上涨, A4点下降(铬除外, 铬含量小于7%时, A3点下降; 大于7%后,A3点快上涨), 从而压缩γ相区存在的范围, 使铁素体稳定区域扩大。按其作用不同可分为完全封闭γ相区的元素(如Cr、Mo、W、V、Ti、Al、Si等)和单方面压缩γ相区的元素(如B、Nb、Zr等)。
由于过冷奥氏体稳定性增大, 合金钢在正火状态下可得到层片距离更小的珠光体, 或贝氏体甚至马氏体组织, 从而强度大为增加。Mn、Cr、Cu的强化作用较大, 而Si、Al、V、Mo等在一般含量(例如一般结构钢的实际含量)下影响很小。
3. 对淬火、回火状态下钢的机械性能的影响
合金元素对淬火、回火状态下钢的强化作用显著, 因为它充分利用了全部的四种强化机制。淬火时形成马氏体, 回火时析出碳化物, 造成强烈的第二相强化,同时使韧性大大改善, 故获得马氏体并对其回火是钢的经济和有效的综合强化方法。
合金元素加入钢中, 首要的目的是提高钢的淬透性, 保证在淬火时容易获得马氏体。其次是提高钢的回火稳定性, 使马氏体的保持到较高温度,使淬火钢在回火时析出的碳化物更细小、均匀和稳定。这样, 在同样条件下, 合金钢比碳钢具有更高的强度。