一、鐵碳合金相圖
在不銹鋼熱(re)處理工藝中,鋼的加熱是為了獲得奧氏體,而奧氏體是碳素鋼在高溫狀態時的組織,其晶粒大小、成分及均勻程度,對鋼冷卻后的組織和性能有著重要的影響。因此了解鋼在加熱時組織結構的變化規律,是對鋼進行正確熱處理的先決條件。
為(wei)此首先要了解鐵碳(tan)(tan)合金(jin)(jin)相(xiang)圖(tu)(tu),它是(shi)碳(tan)(tan)鋼在(zai)緩慢(man)加熱(或緩慢(man)冷(leng)卻)的條件(jian)下,不同(tong)成分(fen)的鐵碳(tan)(tan)合金(jin)(jin)的狀態或組織隨溫度變化(hua)的圖(tu)(tu)形,是(shi)研究鐵碳(tan)(tan)合金(jin)(jin)在(zai)平衡(heng)狀態下的成分(fen)、金(jin)(jin)相(xiang)組織和性能(neng)的基礎。鐵碳(tan)(tan)合金(jin)(jin)相(xiang)圖(tu)(tu)也(ye)是(shi)鋼鐵熱處理(li)的基礎(見圖(tu)(tu)3-1)。
為(wei)了便(bian)于查閱應用,現將鐵碳(tan)合金相圖中各(ge)點、線及其各(ge)種相的(de)特(te)性分(fen)別列于表(biao)3-1~表(biao)3-4。
二、Fe-Cr合(he)金相(xiang)圖
Cr是決定不銹鋼耐蝕性的主要元素,研究不(bu)銹鋼及其熱處理,就必須研究Fe-Cr合金相圖(見圖3-2)。從圖中可以看到,當Cr含量(質量分數)超過12.5%時,即可使純鐵成為單一的鐵素體。
從圖3-2中(zhong)也可以(yi)看到以(yi)下幾點：
1. As，鐵的熔(rong)點(dian)是(shi)1539℃，隨著鉻的加入而降低，Fe-Cr合金的最低熔(rong)點(dian)及其相應的化學(xue)成分分別為(wei)1505℃及w(Cr)=22%。
2. 鉻使γ相區(qu)縮(suo)小到850～1400℃范(fan)圍(wei)內。
3. A3溫(wen)度(du)(du)(α=y)，純鐵時(shi)為912℃，因鉻含量的增加(jia)而下降(jiang)，當w（Cr）提高到8％時(shi)，轉變溫(wen)度(du)(du)降(jiang)到極小值(zhi)850℃；鉻量再(zai)提高，A3溫(wen)度(du)(du)開始迅速上升(sheng)，w(Cr)=12%~13%時(shi)，約達到1000℃。賬
4. 溫度，δ是高溫α相(xiang)，純鐵轉變溫度為1394℃，隨著鉻含量的(8)增加，轉變溫度下移，w(Cr)達1212%~13%時，降至約1000℃；在1000℃左(zuo)右，轉變溫度線匯合而形成封閉的γ相(xiang)區；當w(Cr)>12%~13%13％后，δ相(xiang)不再轉變成γ相(xiang)。
5. 在(zai)α與(yu)γ區間(jian)有一(yi)個α+y的雙(shuang)相區。
6. 當溫度低于820℃時，高鉻的Fe-Cr合金可形成金屬間化合物σ相。
三、合(he)金元素對合(he)金相圖的影響
1. Cr對Fe-C相(xiang)圖的影響(xiang)
鉻是縮小(xiao)γ相(xiang)區(qu)的鐵素體形(xing)成元素，隨著(zhu)鉻含(han)量(liang)的增加，γ相(xiang)區(qu)逐(zhu)漸縮小(xiao)。
圖(tu)3-3是w(Cr)=12%的(de)(de)(de)(de)Fe-CC平衡相圖(tu)，從中可以看出，鉻縮小了γ相的(de)(de)(de)(de)區(qu)域(yu)；共析鋼的(de)(de)(de)(de)碳(tan)含量降低(di)（自B到B＇）；碳(tan)的(de)(de)(de)(de)量大(da)溶解量減少（自E到E＇）；δ相的(de)(de)(de)(de)穩定溫度(du)(du)降低(di)（自FG到F'G'＇），α相的(de)(de)(de)(de)穩定溫度(du)(du)升(sheng)高（自AB到A＇B＇）。
圖(tu)3-4是w(Cr)=20%時(shi)的Fe-C平(ping)衡相(xiang)圖(tu)，從中可以看到，當w(達到20％時(shi)，單相(xiang)奧(ao)氏體已經不(bu)存(cun)在(zai)，只能與(yu)其(qi)他相(xiang)（α相(xiang)或碳化(hua)物）共同存(cun)在(zai)。
圖(tu)3-5是鉻含量(liang)對Fe-C合金相圖(tu)中(zhong)奧氏體區域(yu)的影響。隨著鉻含量(liang)的增加，奧氏體區域(yu)逐漸縮(suo)小。當w(Cr)達到(dao)20％時，奧氏體區域(yu)已不復存在(zai)，相當于(yu)一個點。
2. 合(he)金元素(su)對Fe-Cr合(he)金相圖的影響(xiang)
圖3-6是碳對(dui)Fe-Cr合金相(xiang)圖中(zhong)γ相(xiang)區的影響(xiang)示意圖。在區域(yu)1中(zhong)，碳含量(liang)為(wei)零；隨(sui)著碳含量(liang)的增加，γ相(xiang)區域(yu)會向外(wai)擴(kuo)散，當w(C)=0.6%時，γ相(xiang)區域(yu)達到最(zui)大(da)范圍；當w(C)>0.6%時，因(yin)為(wei)形成的碳化鉻無法溶解(jie)，就(jiu)無法擴(kuo)散γ相(xiang)區了。
圖3-7、圖3-8是碳(tan)、氮元素對Fe-Cr合金相(xiang)圖中(zhong)(zhong)(zhong)(γ+α)/α相(xiang)界(jie)的(de)(de)(de)影響，碳(tan)、氮的(de)(de)(de)主要影響是使α+γ相(xiang)區(qu)向(xiang)鉻含量更高的(de)(de)(de)方(fang)向(xiang)移(yi)動(dong)。當(dang)w(C)=0.013%，w(N)=0.015%時，Fe-Cr合金相(xiang)圖中(zhong)(zhong)(zhong)α+γ雙相(xiang)區(qu)的(de)(de)(de)位置(zhi)從w(Cr)=13%移(yi)到(dao)了(Cr)=17%；而(er)(er)當(dang)w(C)=0.04%w(N)=0.03%時，Fe-Cr合金相(xiang)圖中(zhong)(zhong)(zhong)α+γ雙相(xiang)區(qu)則移(yi)到(dao)w(Cr)=21%;而(er)(er)當(dang)w(C)=0.19%w(N)=0.02%時，則可移(yi)至w(Cr)=26%處(chu)。另外，碳(tan)和氮還使α+γ雙相(xiang)區(qu)最寬位置(zhi)向(xiang)高的(de)(de)(de)溫度方(fang)向(xiang)移(yi)動(dong)。
圖(tu)3-9是鎳(nie)(nie)對Fe-Crr二元相(xiang)圖(tu)的(de)影響(xiang)，鎳(nie)(nie)的(de)作用(yong)與碳(tan)、氮(dan)相(xiang)似，也可(ke)擴大α+γγ相(xiang)區的(de)范圍。從圖(tu)3-9中可(ke)以明(ming)顯看出(chu)，當碳(tan)、氮(dan)含量(liang)一定時(shi)，隨著鎳(nie)(nie)含量(liang)的(de)增加，Fe-Cr相(xiang)圖(tu)中的(de)α+γ相(xiang)區的(de)范圍向著鉻含量(liang)更高(gao)的(de)位(wei)置和(he)更高(gao)的(de)溫度(du)方向移動。
