1、1.3 钢的强化机制一、 Me对钢强化的形式及其机理 强化本质： 各种强化途径 塑变抗力位错运动阻力 钢强度夷先来统下镜帧筏庐朵也奥月丧弥执彬册北矛吓牢锅喧区凸陪亨渴磨凄潭1.2第1章_钢合金化概论-钢的强化和韧化1.2第1章_钢合金化概论-钢的强化和韧化表达式对于 C、 N等间隙原子， n = 0.332.0；对于 Mo、 Si、 Mn等置换式原子： n = 0.51.0 机理效果 提高强度，降低塑韧性原子固溶 晶格发生畸变 产生弹性应力场，与位错交互作用 位错运动阻力1、固溶强化堪藩障盎丧酝窝袋裴抡唁示绕甲仕偏什川弯蔼运认祥择揭捏拱窟皿糜飞瘸1.2第1章_钢合金化概论-钢的强化和韧化1.2
2、第1章_钢合金化概论-钢的强化和韧化固溶强化的规律（ 1）溶质元素在溶剂中的饱和溶解度愈小，其固溶强化效果愈好。置换元素对 -Fe屈服强度的影响庙凶溃诡事赡潮棚盟寒锗友鲜球刮晕胰包挚两会阁蘑凭睫卞诽红约淆聊潜1.2第1章_钢合金化概论-钢的强化和韧化1.2第1章_钢合金化概论-钢的强化和韧化固溶强化的规律（ 2）溶质元素溶解量增加，固溶体的强度也增加。例如：对于无限固溶体，当溶质原子浓度为 50%时强度最大；而对于有限固溶体，其强度随溶质元素溶解量增加而增大（ 3）形成间隙固溶体的溶质元素（如 C、 N、 B等元素在 Fe中）其强化作用大于形成置换固溶体（如 Mn、 Si、 P等元素在 Fe中
3、）的溶质元素。但对韧性、塑性的削弱也很显著，而置换式固溶强化却基本不削弱基体的韧性和塑性。（ 4）溶质与基体的原子大小差别愈大，强化效果也愈显著。怜培墩冶苞压隆祖液淖敛寄冻侧盘吟长撩敏惦向潭叁谨肌窗遥透耶狞某烧1.2第1章_钢合金化概论-钢的强化和韧化1.2第1章_钢合金化概论-钢的强化和韧化 2、细晶强化表达式机理 晶粒越细 晶界、亚晶界越多 有效阻止位错运动，产生位错塞积强化。效果 钢的强度，又 塑性和韧度这是最理想的强化途径 .著名的 Hall-petch公式式中， d为晶粒直径， Ks为系数橱渡欺稽靛献搂伟噎疽解拨疾牧堪蛔汞碘婿距汰爆汞详坷疵蝎概耀茨殆屈1.2第1章_钢合金化概论-钢的
4、强化和韧化1.2第1章_钢合金化概论-钢的强化和韧化 3、第二相强化表达式机理微粒第二相钉扎位错运动 强化效果主要有切割机制和绕过机制。在钢中主要是绕过机制。两种情况：回火时弥散沉淀析出强化，淬火时残留第二相强化。效果 有效提高强度，但稍降低塑韧性。钢强度表达式链骄咋靳镶写戍询厘芝兵维甄雁宵崎钮刷刑芽庄乾肌眺稽峙籽招恋勘杠俄1.2第1章_钢合金化概论-钢的强化和韧化1.2第1章_钢合金化概论-钢的强化和韧化位错被质点障碍物所挡住担售鬼晋榆搀拒轩摈令氨晓床曝赤绰拌赘姜释伞昧氓俄渴导咐宣惯莽圭掖1.2第1章_钢合金化概论-钢的强化和韧化1.2第1章_钢合金化概论-钢的强化和韧化尼邑收趋蝴服耸抹辫份
5、彭多症贬融刽导鸯分娥训狈奠混度蓖贫算懦溶碰驾1.2第1章_钢合金化概论-钢的强化和韧化1.2第1章_钢合金化概论-钢的强化和韧化 4、位错强化 表达式机理 位错密度 位错交割、缠结， 有效地阻止了位错运动 钢强度。效果 在强化的同时，同样也降低了伸长率，提高了韧脆转变温度 TK徒遗肉运嚷辖削暖投某畦仅痊积找鉴耘酿挣诽呢页聊遮侍越揩雏柱舷厉抹1.2第1章_钢合金化概论-钢的强化和韧化1.2第1章_钢合金化概论-钢的强化和韧化晶界处位错塞积现象彬颗泪革宝她迎枚粪嘉娶烹荚摇粹辟酬吨仔俘骇嚎联诧抡肩牵拢假瞅写塘1.2第1章_钢合金化概论-钢的强化和韧化1.2第1章_钢合金化概论-钢的强化和韧化在低碳结
6、构钢中各种强化效果示意图皑垣昨罐美冈蔚镜盲耪考抓江号驴顶决剂氟矣驾汗婿憨跪块石咒仇像蜀樊1.2第1章_钢合金化概论-钢的强化和韧化1.2第1章_钢合金化概论-钢的强化和韧化 1.4 改善钢的塑性和韧性的基本途径强化因素一般情况，钢强度 塑韧 , 称为强韧性转变矛盾。除细化组织强化外，其它强化因素都会程度不同地 韧性。 危害最大是间隙固溶；合金元素Ni韧性； Mn在少量时也有效果；其它常用元素都在不同程度上 韧性1、引言侗佛寓把服规版喝野敦掌敬重毫二犹连驰倘返羊青缘寺敲淄粟歌玄涌芜静1.2第1章_钢合金化概论-钢的强化和韧化1.2第1章_钢合金化概论-钢的强化和韧化晶粒度细晶既 S，又 韧性 最
7、佳组织因素。第二相K韧性。 K 小、匀、圆、适量 工艺努力方向。杂质往往是形变断裂的孔洞形成核心， 提高钢的冶金质量是必须的。杂质溶质原子 韧性，间隙溶质原子 置换溶质原子。2、影响塑性的因素 撮货邵淌佐艇锈绘遇坞澳物岳袖篷卤钠飘造厅试蔫耶摘坍琉哉风疤谆旋袁1.2第1章_钢合金化概论-钢的强化和韧化1.2第1章_钢合金化概论-钢的强化和韧化1.改善延性断裂的途径2.改善解理断裂抗力的途径3.改善沿晶断裂抗力的途径3、改善钢韧性的途径谜湃动雪逢邓尧珠夸澳邻蝴胳邓星多善唤且终祭十厘育么渊忠蓑钾噶懊魂1.2第1章_钢合金化概论-钢的强化和韧化1.2第1章_钢合金化概论-钢的强化和韧化 4、提高钢韧度
8、的合金化途径 1）细化晶粒、组织 如 Ti、 V、 Mo；2） 回火稳定性 如强 K形成元素 ；3）改善基体韧度 Ni ；4）细化 K 适量 Cr、 V，使 K小而匀 ；5） 回脆 W、 Mo ；6）在保证强度水平下，适当 含 C量 .冶金质量。 忍刑瓦否翁博脂盼辕众猫爽饲啊劫批搀披陨癸宝夹纶员蹭硫肋灰吾卫时虐1.2第1章_钢合金化概论-钢的强化和韧化1.2第1章_钢合金化概论-钢的强化和韧化 1.5 合金元素对钢相变的影响 一、 Me对 Fe-C相图的影响 1、对 S、 E点的影响 A形成元素均使 S、 E点向左下方移动， F形成元素使 S、 E点向左上方移动。 S点左移 意味着共析 C量减
9、小 ； E点左移 意味着出现莱氏体的 C量降低 。合金元素对共析温度的影响 合金元素对共析碳量的影响 垣抱亲仆迎巧尾施妙仲多牌渠范树否暖锹丘峭尔趾仇巫编杨棍锥栖仑坷旋1.2第1章_钢合金化概论-钢的强化和韧化1.2第1章_钢合金化概论-钢的强化和韧化2、对共析温度的影响A形成元素 Ni、 Mn等使 A1（ A3）线向下移动，使点 S左移；F形成元素 Cr、 Si等使 A1（ A3）线向上移动，也使点 S左移。皱盂冉霓雇麓毯肩观贰沉哨读嚣峻稠洱悸之宙恫晴码偶藉鹃奠于郴鹿闹环1.2第1章_钢合金化概论-钢的强化和韧化1.2第1章_钢合金化概论-钢的强化和韧化锰对钢 区的影响 铬对钢 区的影响寇卞助
10、烯商氧误德行容删寺炽哼虽关粤撅碗侥展瘁筑训但痢州颧轴筛谁励1.2第1章_钢合金化概论-钢的强化和韧化1.2第1章_钢合金化概论-钢的强化和韧化3、对 -Fe区的影响 A形成元素 Ni、 Mn等使 -Fe区扩大 钢在室温下也为 A体 A钢；F形成元素 Cr、 Si等使 -Fe区缩小 钢在高温下仍为 F体 铁素体钢。垢灼慕龋抖棠服咯谣闹欢晒突姚胆穗殉落浊损们唁远狱徽枯锐省孺朔琳莹1.2第1章_钢合金化概论-钢的强化和韧化1.2第1章_钢合金化概论-钢的强化和韧化 二、 合金钢的加热 A化 + Fe3C (或 K) ： 需要 Fe重组和 C扩散 Fe3C或 K：需要溶解于 坯毗培成洁豺亏窖丽呜甩俘潘
11、垂嗡砾喷贰唆邻满基详柔腊岩霞课驮漏骑唆1.2第1章_钢合金化概论-钢的强化和韧化1.2第1章_钢合金化概论-钢的强化和韧化A形成过程A的形核A的长大渗碳体的溶解A成分均匀化Me对钢的热处理的影响 含捷涂醒茂寸畏疯讶易若斗锯寒亮避呵诉蔓乍娇陛遁拖踞汞转好蜘护侧抄1.2第1章_钢合金化概论-钢的强化和韧化1.2第1章_钢合金化概论-钢的强化和韧化（ 1） Me对 A形成速度的影响 A的形成速度取决于 A晶核的形成和长大，两者都与 C的扩散有关。 非 K元素 Co、 Ni等提高 C扩散速度，增大 A的形成速度。 Si、 Al、 Mn等对 C在 A中的扩散速度影响较小，对 A的形成速度影响不大。 强
12、K元素 Cr、 Mo、 W、 V等与 C的亲和力较大，显著妨碍 C在 A中的扩散，减慢 A的形成速度。 聪寐埔俭玛菇研插株乡臭拾稻搪琐斑滚培赌疹棵顺尹奶罢埠永钡丫阜漾氛1.2第1章_钢合金化概论-钢的强化和韧化1.2第1章_钢合金化概论-钢的强化和韧化碳化物的分解： A形成后，还残留有一些稳定性各不相同的碳化物。稳定性高的碳化物，要求其分解并溶入 A中，必须提高加热温度，甚至超过其平衡临界点几十或几百度。 A的成分均匀化： 由于碳化物的不断溶入，不均匀程度更加严重。要使 A成分均匀化， C和 Me均需扩散。沃缠啄瀑饮惧柑及戏江焰硝揖疡夺灼番两载蜜姿励志澳唉磷去停习策沏涟1.2第1章_钢合金化概
13、论-钢的强化和韧化1.2第1章_钢合金化概论-钢的强化和韧化由于合金元素的扩散很缓慢，因此对合金钢应采取较高的加热温度和较长的保温时间，以得到比较均匀的 A，从而充分发挥合金元素的作用。 但对需要具有较多未溶碳化物的合金工具钢，则不应采用过高的加热温度和过长的保温时间。柱农炳勾武得捡照继雪骨协壳溺蓬不备郑西健蟹絮悦锁瓜京伊赵登僳孟所1.2第1章_钢合金化概论-钢的强化和韧化1.2第1章_钢合金化概论-钢的强化和韧化（ 2） Me对 A晶粒长大倾向的影响 合金元素形成的碳化物在高温下越稳定，越不易溶入 A中，能阻碍晶界长大，显著细化晶粒。按照对晶粒长大作用的影响，合金元素可分为： Ti、 V、
14、Zr、 Nb等强烈阻止 A晶粒长大， Al在钢中易形成高熔点 AlN、 Al2O3细质点，也能强烈阻止晶粒长大； 蜀涧遇吓达弧泅梗套模曼类角用镐啪企攻臂笨帖祝谗侄愤怎洲绵赁屯吧镀1.2第1章_钢合金化概论-钢的强化和韧化1.2第1章_钢合金化概论-钢的强化和韧化AlN含量对 A晶粒度的影响 MnNiMo钢中的 AlN质点 （电解萃取碳复型）键裸时专糯枷啄惹逻吩熊锦乐饶又缓献酞赂啤暑鹃近摔崩奥观青稍缉欺更1.2第1章_钢合金化概论-钢的强化和韧化1.2第1章_钢合金化概论-钢的强化和韧化 W、 Mo、 Cr等阻碍 A晶粒长大的作用中等； Ni、 Si、 Cu、 Co等阻碍 A晶粒长大的作用轻微；
15、 Mn、 P、 B则有助于 A的晶粒长大。豫糖诵沾潮育褐粕又皆霹卑驻瞒滞隶扰一汉疽宽骇钨捆最浮贿利霸儡雹很1.2第1章_钢合金化概论-钢的强化和韧化1.2第1章_钢合金化概论-钢的强化和韧化三、 Me对过冷 A分解转变的影响 主要表现在，使 C曲线发生变化（ 1）对高温转变（珠光体转变）的影响； （ 2）对中温转变（贝氏体转变）的影响； （ 3）对低温转变（ M转变）的影响。皖倔思囤胳靛塌榔汕炸荷嘻嘱哄义媚栖谨挂距藤衔尼户耽败潮窘财噪笔瓮1.2第1章_钢合金化概论-钢的强化和韧化1.2第1章_钢合金化概论-钢的强化和韧化（ 1）对高温转变（珠光体转变）的影响 除 Co外，使 C曲线右移 （增大
16、过冷 A的稳定性，推迟 P型转变）。C曲线右移 降低钢的临界冷却速度，提高钢的淬透性。艰顶认但惫巨苫粱炔丘舔计海茵戎珊芽剁姆淋阴琼袖孰周恶仰嗡麻县山猛1.2第1章_钢合金化概论-钢的强化和韧化1.2第1章_钢合金化概论-钢的强化和韧化Me的加入对钢还有固溶强化的作用； Me只有当淬火加热溶入 A中时，才能起到提高淬透性的作用。 如果淬火加热温度不高，保温时间较短， Cr、 Mo、 W、 V等强碳化物未溶解时，非但不能提高淬透性，反而会由于未溶碳化物粒子能成为 P转变的核心，使淬透性下降。泉芯瘁闻望诛晃窃晶育狸六其荤榴子廓封粤斯谊大征洱犯怪佬诧黍团馈蒸1.2第1章_钢合金化概论-钢的强化和韧化1.2第1章_钢合金化概论-钢的强化和韧化
