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北京華歐世紀光電技術有限公司
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閱讀：5497發布時間：2017-10-23
合金元素及其含量對熱處理工藝性能的影響，主要表現在對加熱、冷卻和回火過程中相變的影響上。
一、合金元素對加熱時轉變的影響
合金元素影響加熱時奧氏體形成的速度和奧氏體晶粒的大小。
１、對奧氏體形成速度的影響
Cr 、Mo 、W 、V 等強碳化物形成元素與碳的親合力大，形成難溶于A 中的合金碳化 物顯著阻礙碳的擴散，大大減慢A 形成速度。為了加速碳化物的溶解和A 成分的均勻化， 必須提高加熱溫度并保溫更長的時間。Co 、Ni 等部分非碳化物形成元素，因增大碳的擴散速度，使A 的形成速度加快。Al 、Si 、Mn 等合金元素對A 形成速度影響不大。
２、對奧氏體晶粒大小的影響
大多數合金元素有阻止A 晶粒長大的作用，但影響程度不同。碳化物形成元素的作用 明顯，因形成的碳化物在高溫下較穩定，不易溶于A 中，能阻礙其晶界外移，顯著細化晶粒。
按照對晶粒長大作用的影響，合金元素可分為：
①強烈阻止晶粒長大的元素：V 、Ti 、Nb 、Zr 等。Al 在鋼中易形成高熔點AlN 、2 3 Al O 細質點，也強烈阻止晶粒長大。
②中等阻礙晶粒長大的元素：W 、Mo 、Cr 。
③對晶粒長大影響不大的元素： Si 、Ni 、Cu 。
④促進晶粒長大的元素： Mn 、P 、B 也略有此傾向。由于錳鋼有較強的過熱傾向，其加熱溫度不應過高，保溫時間應較短。
手持式合金分析儀
二、合金元素對過冷奧氏體分解轉變的影響
除Co 外，幾乎所有合金元素都增大過冷A 的穩定性，推遲P 類型轉變，使C 曲線右移，即提高鋼的淬透性。這是鋼中加入合金元素的主要目的之一。常用提高淬透性的元素有：Mo 、Mn 、Cr 、Si 、Ni 、B 等。微量B （0.0005～0.003％）即能明顯提高淬透性，但其作用不穩定。Mo 的價格較貴，不單純作提高淬透性的元素使用。必須指出，加入的合金元素，只有*溶于A 中時才能提高淬透性，如果未*溶解，則碳化物會成為P 形成的核心，反而使鋼的淬透性降低。另外，兩種或多種合金元素的同時加入對淬透性的影響，比單元素的影響總和還強得多，例如鉻錳鋼、鉻鎳鋼等。
除Co 、Al 外，多數合金元素使Ms 、Mf 點下降。其作用強度的次序是； Mn 、Cr 、Ni 、Mo 、W 、Si 。其中Mn 的作用強， Si 實際上無影響。Ms 、Mf 點的下降，使鋼中殘余A 量增多，許多高碳高合金鋼中的殘余A 量可高達30～40％以上。殘余A 量過多時鋼的硬度和疲勞抗力下降，因此須進行冷處理（將鋼冷至Mf 點以下）以使其轉變為M ；或進行多次回火，使殘余A 因析出合金碳化物而使Ms 、Mf 點上升，并在冷卻過程中轉變為M 或B (即發生所謂二次淬火)。
此外，合金元素還影響M 的形態， Mn 、Cr 、Ni 、Mo 、Co 等均增大片狀M 形成的傾向。
三、合金元素對回火轉變的影響
１、提高回火穩定性
合金元素在回火過程中推遲M 的分解和殘余A 的轉變（即將其推向較高溫度）；提高F 的再結晶溫度；使碳化物難以聚集長大而保持較大的彌散度，因此提高了鋼對回火軟化的抗力，即提高了鋼的回火穩定性。使得合金鋼在相同溫度下回火時，比同樣碳含量的碳鋼具有更高的硬度和強度（對工具鋼和耐熱鋼特別重要），或者在保證相同強度的條件下，可在更高的溫度下回火，而使韌性更好些（對結構鋼很重要）。提高回火穩定性作用較強的合金元素有；V 、Si 、Mo 、W 、Ni 、Mn 、Co 等。
２、產生二次硬化
一些Mo 、W 、V 含量較高的鋼回火時，硬度不是隨回火溫度的升高單調降低，而是到某一溫度（約400℃）后反而開始增大，并在另一更高溫度（一般為550℃左右）達到峰值，如圖1 所示。這是回火過程的二次硬化現象，與回火析出物的性質有關。
①當回火溫度低于約450℃時，鋼中析出滲碳體；在450℃以上滲碳體溶解，鋼中開始沉淀出彌散穩定的難熔碳化物Mo C 2 、W C 2 、VC ，使硬度重新升高，而在550℃左右沉淀過程完成時，硬度達到峰值。稱為沉淀硬化。此類合金元素有V 、W 、Mo 、Cr 、Ni 、Co 。
②二次硬化也可以由回火時冷卻過程中殘余A 轉變為M 的二次淬火所引起。產生此類二次硬化效應的合金元素有Mn 、Mo 、W 、Cr 、Ni 、Co 、V 。
３、增大回火脆性
和碳鋼一樣，合金鋼也產生回火脆性，而且更顯著，這是合金元素的不利影響。圖2 為鎳鉻鋼的韌性與回火溫度的關系。250～400℃間的*類回火脆性，是由相變機制本身決定的，無法消除，只能避開，但加入1～3％ Si ，可使其溫區移向較高溫度。450～600℃間發生的第二類回火脆性，主要與某些雜質元素以及合金元素本身在原奧氏體晶界上的嚴重偏聚有關，多發生在含Mn 、Cr 、Ni 等元素的合金鋼中，這是一種可逆回火脆性，回火后快冷，抑制雜質元素向晶界偏聚，可防止其發生。鋼中加入適當的Mo 或W（0.5％ Mo ，1％W ），因強烈阻礙和延遲雜質元素等往晶界的擴散偏聚，也可基本上消除這類脆性
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