合金鋼根據(jù)各種元素在鋼中形成碳化物的傾向,可分為三類:①強碳化物形成元素,如釩、鈦、鈮、鋯等。
這類元素只要有足夠的碳,在適當(dāng)?shù)臈l件下,就形成各自的碳化物;僅在缺碳或高溫的條件下,才以原子狀態(tài)進入固溶體中。
②碳化物形成元素,如錳、鉻、鎢、鉬等。這類元素一部分以原子狀態(tài)進入固溶體中,另一部分形成置換式合金滲碳體,如(Fe,Mn)3C、(Fe,Cr)3C等,如果含量超過一定限度(除錳以外),又將形成各自的碳化物,如(Fe,Cr)7C3、(Fe,W)6C等。
③ 不形成碳化物元素,如硅、鋁、銅、鎳、鈷等。這類元素一般以原子狀態(tài)存在于奧氏體、鐵素體等固溶體中。合金元素中一些比較活潑的元素,如鋁、錳、硅、鈦、鋯等,極易和鋼中的氧和氮化合,形成穩(wěn)定的氧化物和氮化物,一般以夾雜物的形態(tài)存在于鋼中。錳、鋯等元素也和硫形成硫化物夾雜。鋼中含有足夠數(shù)量的鎳、鈦、鋁、鉬等元素時能形成不同類型的金屬間化合物。有的合金元素如銅、鉛等,如果含量超過它在鋼中的溶解度,則以較純的金屬相存在。
鋼的性能取決于鋼的相組成,相的成分和結(jié)構(gòu),各種相在鋼中所占的體積組分和彼此相對的分布狀態(tài)。合金元素是通過影響上述因素而起作用的。對鋼的相變點的影響 主要是改變鋼中相變點的位置,大致可以歸納為以下三個方面:
①改變相變點溫度。一般來說,擴大γ相(奧氏體)區(qū)的元素,如錳、鎳、碳、氮、銅、鋅等,使A3點溫度降低,A4點溫度升高;相反,縮小γ相區(qū)的元素,如鋯、硼、硅、磷、鈦、釩、鉬、鎢、鈮等,則使A3點溫度升高,A4點溫度降低。惟有鈷使A3和A4點溫度均升高。鉻的作用比較特殊,含鉻量小于7%時使A3點溫度降低,大于7%時則使A3點溫度提高。
②改變共析點S的位置?s小γ相區(qū)的元素,均使共析點S溫度升高;擴大γ相區(qū)的元素,則相反。此外幾乎所有合金元素均降低共析點S的含碳量,使S點向左移。不過碳化物形成元素如釩、鈦、鈮等(也包括鎢、鉬),在含量高至一定限度以后,則使S點向右移。
③改變γ相區(qū)的形狀、大小和位置。這種影響較為復(fù)雜,一般在合金元素含量較高時,能使之發(fā)生顯著改變。例如鎳或錳含量高時,可使γ相區(qū)擴展至室溫以下,使鋼成為單相的奧氏體組織;而硅或鉻含量高時,則可使γ相區(qū)縮得很小甚至完全消失,使鋼在任何溫度下都是鐵素體組織。