Chapter 1 钢铁中的合金元素 几个基本概念 合金元素:特别添加到钢中为了保证获得所要求的组织结构、物理、化学和机械性能的化学元素。 杂质:冶炼时由原材料以及冶炼方法、工艺操作而带入的化学元素。 碳钢:含碳量在0.0218-2.11%范围内的铁碳合金。 合金钢:在碳钢基础上加入一定量合金元素的钢 。 低合金钢:一般指合金元素总含量小于或等于5%的钢。 中合金钢:一般指合金元素总含量在5~10%范围内的钢。 高合金钢:一般指合金元素总含量超过10%的钢。 微合金钢:合金元素(如V,Nb,Ti,Zr,B)含量小于或等于0.1%,而能显著影响组织和性能的钢。 1.1 碳钢概论 一、碳钢中的常存杂质(1) 1.锰( Mn )和硅( Si ):炼钢过程中随脱氧剂或者由生铁残存而进入钢中的。 Mn:在碳钢中的含量一般小于0.8%。可固溶,也可形成高熔点MnS(1600℃)夹杂物。 MnS在高温下具有一定的塑性,不会使钢发生热脆,加工后硫化锰呈条状沿轧向分布。 Si:在钢中的含量通常小于0.5%。可固溶,也可形成SiO2 夹杂物。 Mn 和Si 是有益杂质,但夹杂物MnS、SiO2 将使钢的疲劳强度和塑、韧性下降。 2.硫(S)和磷(P) S:在固态铁中的溶解度极小, S 和Fe 能形成FeS,并易于形成低熔点共晶。发生热脆 (裂)。 P:可固溶于α -铁,但剧烈地降低钢的韧性,特别是低温韧性,称为冷脆。磷可以提高钢在大气中的抗腐蚀性能。 S 和P 是有害杂质,但可以改善钢的切削加工性能。 3.氮(N)、氢(H)、氧(O) N:在α -铁中可溶解,含过饱和N 的钢经受冷变形后析出氮化物—机械时效或应变时效。N可以与钒、钛、铌等形成稳定的氮化物,有细化晶粒和沉淀强化。 H:在钢中和应力的联合作用将引起金属材料产生氢脆。 O:在钢中形成硅酸盐2MnO•SiO2、MnO•SiO2 或复 合氧化物MgO•Al2O3、MnO•Al2O3。 N、H、O 是有害杂质。 二 、碳钢的分类 (1) 1.按 钢中的碳含量 (1)按 Fe-Fe3C 相 图 分类 亚 共析钢:0.0218%≤ w c≤ 0.77% 共析钢:w c =0.77% 过共析钢:0.77%< w c≤ 2.11% (2)按 钢中碳含量的多 少 分类 低碳钢: w c ≤ 0.25% 中碳钢:0.25%< w c≤ 0.6% 高碳钢: w c> 0.6% 2.按 钢的质量(品 质),碳钢可分为 (1)普 通碳素钢:w S≤ 0.05%,w P≤ 0.045%(2)优 质碳素钢:w S≤ 0.035%,w P≤ 0.035% (3)高级 优 质碳素钢:w S≤ 0.02%,w P≤ ...