4.5钢的合金化与微合金化Alloying and Micro-Alloying of Steels合金元素对钢平衡组织与力学性能的影响4.5.1（Theeffect of alloying elements on the equilibriummicrostructure andmechanical properties of steel)4.5.2合金元素对钢热处理与力学性能的影响（The effectof alloying elements on the heat treatment and mechanical propertiesof steel )4. 5.3钢中微合金元素的作用(Action of microalloyingelementsinsteels)“金属材料热处理”课堂讨论提纲(Aclassroom discussing“heat treatment of metalmaterials"outline about本章小结(Summary)阅读材料4神秘的形状记忆材料(Mysterious shape memorymaterials)
4.5 钢的合金化与微合金化 Alloying and Micro-Alloying of Steels ⚫4.5.1 合金元素对钢平衡组织与力学性能的影响 ( The effect of alloying elements on the equilibrium microstructure and mechanical properties of steel ) ⚫4.5.2 合金元素对钢热处理与力学性能的影响( The effect of alloying elements on the heat treatment and mechanical properties of steel ) ⚫4.5.3 钢中微合金元素的作用（Action of microalloying elements in steels） ⚫ “金属材料热处理”课堂讨论提纲（A classroom discussing outline about “heat treatment of metal materials”） ⚫本章小结（Summary） ⚫阅读材料4 神秘的形状记忆材料（Mysterious shape memory materials）
4.5.1 合金元素对钢平衡组织与力学性能的影响 ( Theeffect of alloying elements on the equilibriummicrostructure and mechanical properties of steel)钢中的合金元素（Me）1）4钢中常存的杂质元素，如S、P、N丶O等。（2）Me在钢中的存在形式①溶固溶体（y或α）中；②形成合金渗碳体或各种碳化物或氮化物；③一些Me之间彼此作用形成金属间化合物，如Ni.Al，FeS，Fe，W等；④一些Me与O、N丶S形成简单或复合的非金属夹杂物，如MnSFeO·Al,O,等；③有的Me如Cu、Pb，常以游离状态存在。（3）Me与碳的相互作用：Ti、Zr、Nb、V,Mn、Fe,W、Mo、Cr,强K形成元素中强K形成元素弱K形成元素Al、Si、Ni、N、Co、Re非K形成元素
4.5.1 合金元素对钢平衡组织与力学性能的影响 ( The effect of alloying elements on the equilibrium microstructure and mechanical properties of steel ) ⚫1. 钢中的合金元素（Me） ⚫（1）钢中常存的杂质元素，如S、P、N、O等。 ⚫（2）Me在钢中的存在形式: ⚫①溶入固溶体（γ或α）中；②形成合金渗碳体或各种碳化物或氮化物； ⚫③一些Me之间彼此作用形成金属间化合物，如Ni3Al，FeS，Fe2W等； ⚫④一些Me与O、N、S形成简单或复合的非金属夹杂物，如MnS、 FeO·Al2O3等；⑤有的Me如Cu、Pb，常以游离状态存在。 ⚫（3）Me与碳的相互作用： ⚫Ti、Zr、Nb、V， W、Mo、Cr ， Mn、Fe ， ⚫ 强K形成元素 中强K形成元素 弱K形成元素 ⚫ Al、Si、Ni、N、Co、Re 非K形成元素
2. Me对钢中基本相的影响(1)形成合金铁素体X35240iPVsi/Mn22030NiMo2003:2/Ni180V160W140l15便12010Mo100580MnSi28101214161820062262TP3014合金元素，%合金元家%(b）对韧性（a）对硬度图4.46合金元素对铁素体性能的响
（1）形成合金铁素体 2. Me对钢中基本相的影响 （a）对硬度 （b）对韧性 图4.46 合金元素对铁素体性能的影响
2. Me对钢中基本相的影响(2)形成合金碳化物例如，(Fe、Mn),C，(Fe,Cr),C,(Fe,W),C等。①合金渗碳体上合金渗碳体［通式为（Fe，Me),C］，由于合金元素固溶而使其硬度、稳定性及熔点等均有所提高。因此，合金渗碳体较难溶于奥氏体，较难聚集长，可提高钢的硬度，强度和耐磨性等。②特殊碳化物中强碳化物形成元素Cr、W、Mo等与C可形3、W,C、Mo,C等特殊碳化物，它们属于具有成如Cr2.C6Cr.C.复杂晶格的间隙花合物。而强碳化物形成元素V、Nb、Ti等与C可形成如VC、NbC、TiC等熔点极高，硬度极高的特殊碳化物，它们属于间隙相
2. Me对钢中基本相的影响 ⚫（2）形成合金碳化物 ⚫①合金渗碳体 例如，(Fe、Mn)3 C,(Fe,Cr)3 C,(Fe,W)3 C等。 合金渗碳体［通式为(Fe,Me)3 C］，由于合金元素固溶而使其 硬度、稳定性及熔点等均有所提高。因此，合金渗碳体较难 溶于奥氏体，较难聚集长大，可提高钢的硬度，强度和耐磨 性等。 ⚫②特殊碳化物 中强碳化物形成元素Cr、W、Mo等与C可形 成如Ｃr23C6、Cr7 C3、W2 C、Mo2 C等特殊碳化物，它们属于具有 复杂晶格的间隙化合物。 ⚫ 而强碳化物形成元素V、Nb、Ti等与C可形成如VC、NbC、 TiC等熔点极高，硬度极高的特殊碳化物，它们属于间隙相
3.合全元素对Fe-C相图影响(1）扩大相区元素（使A丶A4）：Mn、Ni、Co，C、N、Cu等，使S、E点向左下方移动。.焙点+&+L.Y+CA+α+C(b)D
3. 合金元素对Fe-C相图影响 (1) 扩大γ相区元素（使A3↘、A4↗）：Mn、Ni、Co ， C、 N、Cu等，使S、E点向左下方移动
(2)缩小Y相区的元素（使A>、A）：Cr、V，Mo、W、Ti、Si、AI等，使S、E点向左上方移动。爆点8+L焙点L8LAA8+节+C8+L+y+Cy+a（)aTAiA3aaa+C(d)(c)
(2) 缩小γ相区的元素 （使A3↗、A4↘）：Cr、V，Mo、W、Ti、Si、Al等，使S、 E点向左上方移动
Me对Fe-C相图Y相区的影响120012002.5%Mng1100110019%C15%C4%Mn10.35%Mn10001000楼2900%Mn900设%Mn8000.35%Mn800<0%Cr7007006.5%Mn600%Mn6000.20.60.21.01.41.01.40.6Mn/%Cr/%(a)(b)Mn:使S、E点使S、E点Cr:向左、下方移动；向左、上方移动
Me对Fe-C相图γ相区的影响 Mn：使S、E点 Cr：使S、E点 向左、下方移动； 向左、上方移动
Me对Fe-C相图S点的影响T0.80Ma120011000.00（%0）O（0.10000.40Cr900Si800MnW0.20700NiMoTi600卫11MnNi16121410682450028126101416合金元素（%）合金元家（%）合金元素对共析成分S点影响合金元景对共析温度A1影响例 如 ZGMn13、1Cr18Ni9Ti 、1Cr17Ti;1C13、2C13、3C13、 4C13, W18Cr4V
Me对Fe-C相图S点的影响 ⚫ 例如ZGMn13、1Cr18Ni9Ti 、1Cr17Ti；1C13、2C13、 3C13、4C13，W18Cr4V 合金元素对共析成分S点影响 合金元素对共析温度A1影响
4.5.2合全元素对钢热处理与力学性能的影响(Theeffectofalloyingelementsontheheattreatmentandmechanicalpropertiesofsteel)1.合金元素对正火状态下，钢力学性能的影响203046气中冷却一Cr对正火和退火态下钢的强度的影响图护中冷铬含量·%铬对正火和退火状态11-12下钢的强度的影响
4.5.2 合金元素对钢热处理与力学性能的影响 ( The effect of alloying elements on the heat treatment and mechanical properties of steel ) ⚫1. 合金元素对正火状态下，钢力学性能的影响 ←Cr对正火和退火态下钢的 强度的影响图
2.Me对淬、回火状态下,钢力学性能的影响（1)Me 对钢加热转变的影响（A形成速度，所获得的A晶粒大小）除Ni和Co外，大多数合金钢的热处理加热温度(A1、A 3)Acm)都高于同等碳含量的碳钢;同时大多数Me(除Mn外)都不同程度地阻止A晶粒长大，尤以强K形成元素Ti、V、Zr、Nb及Al 的阻碍作用最大，它们在钢中分别形成TiC、VC、ZrC、NbC和AiN等细微质点，强烈阻止A晶粒长大并细化A晶粒，使淬火后获得细小均匀M组织
2. Me对淬、回火状态下，钢力学性能的影响 ⚫（1）Me 对钢加热转变的影响（A形成速度，所获 得的A晶粒大小） ⚫ 除Ni和Co外，大多数合金钢的热处理加热温度(A1、Ａ3、 Acm)都高于同等碳含量的碳钢;同时大多数Me(除Mn外)都不 同程度地阻止A晶粒长大，尤以强K形成元素Ti、V、Zr、Nb 及Al的阻碍作用最大，它们在钢中分别形成TiC、VC、ZrC、 NbC和AiN等细微质点，强烈阻止A晶粒长大并细化A晶粒， 使淬火后获得细小均匀M组织