《实用热处理基础理论及应用》读书笔记（13）

伯龙马

      如题
      13. 合金元素在钢中的作用
      合金元素在钢中，一方面与铁和碳发生作用；另一方面合金元素之间互相发生作用，从而使钢的两个基本相（铁素体和渗碳体）、Fe-Fe3C相图、钢加热和冷却时的转变，以及淬火钢的回火过程等都有所改变。
合金元素在钢中的存在，不外乎是溶入铁素体中形成新相“合金铁素体”，或者形成“合金渗碳体”及“特殊碳化物”的形式。由于合金钢的组织成分发生变化，所以各种性能也发生很大变化。
      下面，逐一介绍合金元素在钢中的作用，如下所述。
      （1）合金铁素体—— 形成合金铁素体的是不与碳化合而溶于铁素体的各种合金元素，如Ni、Si、Al、Co、Cu等。
特 点 及 其 影 响 规 律：合金元素加入后，引起固溶体晶格畸变，即起固溶强化作用，从而使铁素体的强度和硬度有所提高，而且随其含量增加，强度和硬度提高得十分明显，特别是Mn和Si的作用更加突出；合金元素对韧性的影响规律是，硅含量ωSi＜1%，锰含量ωMn＜1.5%时，其韧性不降低。铬含量ωGr＜2%，镍含量ωNi＜5%时，可以提高其韧性。
      （2）合金渗碳体——形成合金渗碳体的是与碳亲和力相对较强的各种合金元素，如Mn、Cr、Mo、W等。
特点及其影响规律：Mn、Cr、Mo、W等属于稍强或中等强烈形成碳化物元素，一般倾向形成合金渗碳体，如(Fe，Cr)3C、(Fe，W)3C等。
合金渗碳体较渗碳体略为稳定，在一定程度上增加其耐回火性，即其回火温度比同等含碳量的碳钢要高些，合金渗碳体的硬度也较高，是一般低合金钢中存在的主要碳化物。
     （3）特殊碳化物——形成特殊碳化物的是与碳亲和力很强的一些合金元素，如V、Nb、Zr、Ti等。
特点及其影响规律：由于这些元素与碳的亲和力很强，所以首先形成碳化物，而当其含量太多时也可溶入铁素体。中等强烈形成碳化物元素（Cr、Mo、W等）在含量（ωMe＞5%）才倾向形成复杂结构的碳化物（如Cr23C6、Cr7C3等）和间隙相特殊碳化物（如TiC、Mo2C、WC等）。 特殊碳化物比合金渗碳体具有更高的稳定性及硬度和耐磨性。
下表是各种碳化物的硬度：
                                                        碳化物种类                                 硬度/HV
                                                         Fe3C                                     1150～1340
                                                        Cr23C6                                     1000～1520
                                                        Fe4Mo2C                                     1670
                                                       Cr7C3                                     1820
                                                       Mo2C                                         1800～2200
                                                      WC                                              2400～2740
                                                       VC                                              2500～2800
                                                       W2C                                              3000
                                                      TiC                                              3200


                                                                       （略）

                                                     图1-26  合金元素对铁素体力学性能的影响