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第一章钢的合金化原理

1．名词解释

1）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从而得到一定的物理、化学

或机械性能的化学元素。(常用M来表示)

2）微合金元素:有些合金元素如V，Nb，Ti,Zr和B等，当其含量只在0.1%左右（如B0.001%，

V0.2%）时，会显著地影响钢的组织与性能，将这种化学元素称为微合金元素。

3）奥氏体形成元素:在γ-Fe中有较大的溶解度,且能稳定γ相；如Mn,Ni,Co,C,N,Cu；

4）铁素体形成元素:在α-Fe中有较大的溶解度，且能稳定α相。如：V，Nb,Ti等。

5）原位析出:元素向渗碳体富集，当其浓度超过在合金渗碳体中的溶解度时,合金渗碳体就

在原位转变成特殊碳化物如Cr钢中的Cr：

ε-FexC→Fe3C→（Fe,Cr）3C→（Cr,Fe）7C3→（Cr,Fe）23C6

6）离位析出:在回火过程中直接从α相中析出特殊碳化物，同时伴随着渗碳体的溶解，可

使HRC和强度提高（二次硬化效应）。如V，Nb,Ti等都属于此类型。

2．合金元素V、Cr、W、Mo、Mn、Co、Ni、Cu、Ti、Al中哪些

是铁素体形成元素？哪些是奥氏体形成元素？哪些能在a-Fe中形成

无限固溶体？哪些能在g-Fe中形成无限固溶体？

答：铁素体形成元素：V、Cr、W、Mo、Ti、Al；

奥氏体形成元素：Mn、Co、Ni、Cu

能在a-Fe中形成无限固溶体：V、Cr；

能在g-Fe中形成无限固溶体：Mn、Co、Ni

3．简述合金元素对扩大或缩小γ相区的影响，并说明利用此原理在

生产中有何意义？

答：（1）扩大γ相区：使A3降低，A4升高一般为奥氏体形成元素

分为两类：a.开启γ相区：Mn,Ni,Co与γ-Fe无限互溶.

b.扩大γ相区：有C，N，Cu等。如Fe-C相图，形成的扩大的γ相区，构成了钢的热处理

的基础。

（2）缩小γ相区：使A3升高，A4降低。一般为铁素体形成元素

分为两类:a.封闭γ相区：使相图中γ区缩小到一个很小的面积形成γ圈,其结果使δ相区与α

相区连成一片。如V,Cr,Si,A1,Ti,Mo,W,P,Sn,As,Sb。

b.缩小γ相区：Zr,Nb,Ta,B,S,Ce等

（3）生产中的意义：可以利用M扩大和缩小γ相区作用，获得单相组织，具有特殊性能，

在耐蚀钢和耐热钢中应用广泛。

4．简述合金元素对铁碳相图（如共析碳量、相变温度等）的影响。

答：答：1）改变了奥氏体区的位置

2）改变了共晶温度：（l）扩大γ相区的元素使A1，A3下降；

(2)缩小γ相区的元素使A1，A3升高。当Mo8.2%,W12%,Ti1.0%,V4.5%,Si8.5%，γ

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相区消失。

3.）改变了共析含碳量：所有合金元素均使S点左移。（提问：对组织与性能有何影响呢？）

5．合金钢中碳化物形成元素（V，Cr，Mo，Mn等）所形成的碳化

物基本类型及其相对稳定性。

答：答：基本类型：MC型；M2C型；M23C6型；M7C3型；M3C型；M6C型；

（强K形成元素形成的K比较稳定，其顺序为：TiZr