合金元素对钢加热转变的影响.docx

一、合金元素对奥氏体形成速度的影响
    合金元素加入钢中，由于改变了奥氏体的形成温度和碳在钢中的扩散速度，因而影响了奥氏体的形成速度。其中Co、Ni能提高碳在奥氏体中的扩散速度，故能增大奥氏体的形成速度；Si、Al、Mn对碳在奥氏体中的扩散速度影响不大，因此它们对奥氏体形成速度几乎不产生影响；Cr、Mo、W、Ti、V等碳化物形成元素，与碳有较大的亲和力，阻碍碳在钢中的扩散，减慢了奥氏体的形成速度。
二、合金元素对残余碳化物溶解的影响
    奥氏体形成后，合金钢中还有一部分未溶碳化物存在。各种碳化物的稳定性各不相同，因而溶解温度和溶解速度也不相同。如铬的碳化物在850℃以上能大量溶解，W， Mo的碳化物在950℃以上才显著溶解，V、Ti、Nb的碳化物要在1050℃以上才溶解。为了增加奥氏体的合金度，充分发挥合金元素的作用，必须提高钢的淬火加热温度。有时淬火加热温度超过临界温度数十度以致数百度，如高速钢 W18Cr4V 的淬火加热温度为1280℃~1300℃,比临界温度(A₁点温度820℃)高数百度。
三、合金元素对奥氏体均匀化的影响
    由于铁素体和碳化物中的合金元素含量不同，故奥氏体刚形成时，碳和合金元素在奥氏体中的分布是不均匀的。奥氏体均匀化需要碳和合金元素的扩散；但是，合金元素的扩散速度很慢，即使在1000℃的温度下，也只有碳原子扩散速度的千分之几或百分之几。此外，碳化物形成元素的存在还要降低碳在奥氏体中的扩散速度。因此要使合金钢的奥氏体均匀化，所需的时间要比碳钢长得多。
四、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可分为4种情况。
    (1) 强烈阻止奥氏体晶粒长大
    具有这种作用的元素有V、Ti、Nb、Zr、Al等。它们很容易形成稳定的碳化物、氮化物和氧化物等，这些化合物机械地阻碍晶粒长大。例如V、Ti、Nb、Zr等元素所形成的碳化物的稳定性较高，即使加热到高温仍有一部分未溶碳化物处于晶界上，强烈阻止奥氏体晶界的迁移。Al虽然不是碳化物形成元素，但在钢中能与O，N形成高熔点的Al₂O₃，AlN质点，分布在晶界上，起着阻止奥氏体晶界迁移的作用。
    (2)中等程度阻止奥氏体晶粒长大
    具有这种作用的元素有W、Mo、Cr等。由于它们能与碳形成稳定的碳化物，其稳定型虽然较V、Ti、Nb、Zr等低一些，但仍能机械地阻碍奥氏体晶粒长大，只不过阻碍晶粒长大的作用较V、Ti、Nb、Zr等稍弱。
    (3) 能阻止奥氏体晶粒长大
    具有这种作用的元素有Si、Co、Ni、Cu等，它们是非碳化物形成元素。关于它们的阻碍晶粒长大的机制，有人认为这类元素加入钢中能降低晶界的能量，减缓奥氏体长大的速度。
    (4)促使奥氏体晶粒长大
    具有这种作用的元素有P、Mn、C等。有人认为这些元素能提高晶界能量，增加奥氏体晶粒长大倾向，也有人认为P、Mn、C等溶入奥氏体后，由于使金属原子间的键合力减小，铁原子的自扩散系数增加，从而促进晶粒长大。