第二章 钢中的相组成

1、材料学材料学西安理工大学材料学院西安理工大学材料学院第二章第二章 合金钢中相组成合金钢中相组成问题：钢中可能存在的相有哪些？问题：钢中可能存在的相有哪些？材料学材料学西安理工大学材料学院西安理工大学材料学院钢中可能存在的相钢中可能存在的相铁素体铁素体奥氏体奥氏体马氏体马氏体Fe3CTiC、W2C、Cr7C3TiN、CrN、氧化物、硫化物、氧化物、硫化物、硒化物等硒化物等铁基固溶体铁基固溶体2.1碳化物和氮化物碳化物和氮化物2.2中间相中间相2.3非金属夹杂非金属夹杂2.4材料学材料学西安理工大学材料学院西安理工大学材料学院铁素体：铁素体：是碳溶于-Fe中的间隙固溶体，用符号“F”（或）表示，呈

2、体心立方晶格，碳在-Fe中溶解度极小，室温时仅为0.0008%，在727时达到最大溶解度0.0218%。铁素体的显微组织为多边形晶粒。 铁素体的力学性能特点是塑性、韧性好，而强度、硬度低。材料学材料学西安理工大学材料学院西安理工大学材料学院奥氏体奥氏体：是碳溶于-Fe中的间隙固溶体，用符号“A”（或）表示，呈面心立方晶格。碳在-Fe中的溶解度要比在-Fe中大，在727时为0.77%，在1148时溶解度最大，可达2.11%。 奥氏体是一种高温组织，稳定存在的温度范围为7271394，显微组织为多边形晶粒，晶粒内常可见到孪晶（晶粒中平行的直线条）。材料学材料学西安理工大学材料学院西安理工大学材料学

3、院渗碳体：渗碳体：是铁和碳形成的一种具有复杂晶格的金属化合物，用化学分子式“Fe3C”表示。它的碳质量分数Wc=6.69，熔点为1227，渗碳体其力学性能特点是硬度高，脆性大，塑性几乎为零。 渗碳体是钢中的强化相，根据生成条件不同渗碳体有条状、网状、片状、粒状等形态，它们的大小、数量、分布对铁碳合金性能有很大影响。材料学材料学西安理工大学材料学院西安理工大学材料学院珠光体：珠光体：是由铁素体和渗碳体组成的机械混合物，用符号“P”表示，珠光体是奥氏体冷却时，在727发生共析转变的产物，碳质量分数平均Wc=0.77%。显微组织为由铁素体片与渗碳体片交替排列的片状组织，高碳钢经球化退火后也可获得球状

4、珠光体。珠光体力学性能介于铁素体与渗碳体之间，强度较高，硬度适中，塑性和韧性较好。片状珠光体 球状珠光体材料学材料学西安理工大学材料学院西安理工大学材料学院莱氏体：莱氏体：是由奥氏体和渗碳体组成的机械混合物。莱氏体是碳的质量分数Wc=4.3%的铁碳合金冷却到1148时共晶转变的产物，存在于1148727之间的莱氏体称为高温莱氏体，用符号“Ld”表示，存在于727以下的莱氏体称为变态莱氏体或称低温莱氏体，用符号“Ld”表示。莱氏体的力学性能与渗碳体相似，硬度很高，塑性极差，几乎为零。 莱氏体的组织特征是，在白亮色铁素体基体上均匀分布着许多黑点（块）状或条状珠光体 材料学材料学西安理工大学材料学院

5、西安理工大学材料学院马氏体马氏体的晶体结构为体心四方结构（BCT）。马氏体的密度低于奥氏体，所以转变后体积会膨胀。板条状马氏体是低碳钢,其单元立体形状为板条状。它的亚结构主要是由高密度的位错组成，所以又称位错马氏体。片状马氏体则常见于高，中碳钢，每个马氏体晶体的厚度与径向尺寸相比很小其断面形状呈针片状，故称片状马氏体或针状马氏体.其亚结构主要为细小孪晶,所以又称为孪晶马氏体.材料学材料学西安理工大学材料学院西安理工大学材料学院2.1 铁基固溶体铁基固溶体问题：钢中的固溶体有哪些？问题：钢中的固溶体有哪些？材料学材料学西安理工大学材料学院西安理工大学材料学院按基体的不同按基体的不同基（奥氏体基（

6、奥氏体基体）基体）-FCC-FCC基（铁素基（铁素体基体）体基体）- -BCCBCC按溶质原子所处的位置按溶质原子所处的位置置换式固溶体置换式固溶体（原子处于（原子处于FeFe的阵点的阵点位置）位置）间隙式固溶体间隙式固溶体（原子处于（原子处于FeFe的点阵的点阵间隙位置）间隙位置）材料学材料学西安理工大学材料学院西安理工大学材料学院一、铁基置换固溶体的形成规律一、铁基置换固溶体的形成规律元素在元素在置换式置换式固溶体固溶体中的溶中的溶解条件：解条件：n点阵类型：点阵相同，溶解度大点阵类型：点阵相同，溶解度大n尺寸因素：原子半径越接近，溶解度大尺寸因素：原子半径越接近，溶解度大 rMe-rFe

7、 / rFe 15% 很难溶解很难溶解n电子结构：即在元素周期表中的电子结构：即在元素周期表中的位置与铁相差多远位置与铁相差多远与其与其在周在周期表期表中的中的位置位置有关有关材料学材料学西安理工大学材料学院西安理工大学材料学院B B B B B B B B Al Si P S Se Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Ti Pd Bi Po 、Ni、Co、Mn、Cr、V等元素可与等元素可与Fe形成形成无限固无限固溶

8、体溶体。其。其 中中Ni、Co和和Mn形成以形成以-Fe为基的为基的无限固无限固溶体溶体，Cr和和V形形 成以成以-Fe为基的为基的无限固溶体无限固溶体。 、Mo和和W只能形成只能形成较宽溶解度较宽溶解度的的有限固溶体有限固溶体。如。如 -Fe(Mo)和和-Fe(W)等。等。 、Ti、Nb、Ta只能形成具有只能形成具有较窄溶解度较窄溶解度的有限固的有限固溶体；溶体； Zr、Hf、Pb在在Fe具有很小的溶解度具有很小的溶解度。材料学材料学西安理工大学材料学院西安理工大学材料学院二、间隙固溶体的形成规律二、间隙固溶体的形成规律解决解决两两个问题：个问题：溶质原子的溶质原子的溶解度溶解度溶质原子的溶

9、质原子的位置位置四面体间隙四面体间隙还是还是八八面体间隙面体间隙材料学材料学西安理工大学材料学院西安理工大学材料学院1、溶质原子的、溶质原子的溶解度规律溶解度规律a、间隙固溶体都是、间隙固溶体都是有限固溶体有限固溶体，它保持着，它保持着溶剂金属的晶体点阵溶剂金属的晶体点阵。b、间隙固溶体中溶质的、间隙固溶体中溶质的溶解度溶解度取决于取决于溶剂溶剂金属的晶体结构金属的晶体结构和和间隙原子的尺寸大小间隙原子的尺寸大小c、钢常见的间隙原子有、钢常见的间隙原子有B、C、N、O和和H。原子半径减小原子半径减小在钢中的溶解度增加在钢中的溶解度增加d、同一间隙原子同一间隙原子(如如C）在在Fe 中比在中比在

10、-Fe中具有中具有更大更大溶解度溶解度（为什么？）（为什么？）材料学材料学西安理工大学材料学院西安理工大学材料学院2、溶质原子的位置、溶质原子的位置 对对-Fe，间隙原子，间隙原子优先占据的位置优先占据的位置是是八面体间隙八面体间隙。 对对-Fe，间隙原子，间隙原子优先占据的位置优先占据的位置也也是是八面体间隙八面体间隙。在面心立方在面心立方(a,b)和在体心立方和在体心立方(c,d)点阵中的四面体间隙点阵中的四面体间隙(a,c)与八面体间隙与八面体间隙(b,d)材料学材料学西安理工大学材料学院西安理工大学材料学院2.2 碳化物与氮化物碳化物与氮化物这一节要解决的问题有两个这一节要解决的问题有

11、两个：1、碳化物与氮化物的、碳化物与氮化物的一般规律一般规律：稳定性稳定性规规律和律和结构结构规律规律2、钢中常见的碳化物和氮化物、钢中常见的碳化物和氮化物材料学材料学西安理工大学材料学院西安理工大学材料学院一、碳化物与氮化物的一般规律一、碳化物与氮化物的一般规律1、稳定性规律、稳定性规律Na Mg B B B B B B B B Al Si P S K Ca Se Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Pb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te Cs Ba La Hf Ta W Re Os Ir Pt A

12、u Hg Ti Pd Bi Po 元素周期表关于元素活性的一般规律：元素周期表关于元素活性的一般规律：、越往左越往左的元素（族数的降低），的元素（族数的降低），金属性（还原性）金属性（还原性）越强越强，约容易失去电子成为阳离子，约容易失去电子成为阳离子、越往下越往下的元素（周期数的增加），的元素（周期数的增加），金属性（还原性）金属性（还原性）越强越强，约容易失去电子成为阳离子，约容易失去电子成为阳离子材料学材料学西安理工大学材料学院西安理工大学材料学院钢中的主体元素是：钢中的主体元素是：钢中的主要相组成是：钢中的主要相组成是：Fe 、CFe基固溶体和基固溶体和Fe3C若钢中含有在若钢中含有在

13、Fe 左下边左下边的的元素元素会怎么样？会怎么样？这些元素会取代这些元素会取代Fe3C中中Fe 元素，形成相应的碳化元素，形成相应的碳化物，并且得到的相应碳化物的稳定性比物，并且得到的相应碳化物的稳定性比Fe3C的更的更稳定，而且元素越往左，得到的碳化物的稳定性稳定，而且元素越往左，得到的碳化物的稳定性越高；元素越往下，得到的碳化物的稳定性亦越越高；元素越往下，得到的碳化物的稳定性亦越高。对氮化物亦然。高。对氮化物亦然。钢中碳化物和氮化物稳钢中碳化物和氮化物稳定性一般规律定性一般规律在钢中碳化物相对稳定性的顺序如下：在钢中碳化物相对稳定性的顺序如下：Hf Zr Ti Ta Nb V W Mo

14、Cr Mn Fe材料学材料学西安理工大学材料学院西安理工大学材料学院铪、锆、钛、铌、钒铪、锆、钛、铌、钒是是强碳化物强碳化物形成元素，形成元素，形成最稳定的形成最稳定的MC型型碳化物；碳化物；钨、钼、铬钨、钼、铬是是中强碳化物中强碳化物形成元素；形成元素；锰、铁锰、铁是是弱碳化物弱碳化物形成元素形成元素合金碳化物在钢中的行为与其自身的稳定性有关合金碳化物在钢中的行为与其自身的稳定性有关：强碳化物强碳化物形成元素它所形成的碳化物比较稳定，其形成元素它所形成的碳化物比较稳定，其溶解温度较高溶解温度较高，溶解速度较慢溶解速度较慢，析出和聚集长大速析出和聚集长大速度度也也较低较低； 弱碳化物弱碳化物形

15、成元素的碳化物形成元素的碳化物稳定性较稳定性较差差，很容易溶解和析出很容易溶解和析出，并有，并有较大的聚集长大速度较大的聚集长大速度。材料学材料学西安理工大学材料学院西安理工大学材料学院2、钢中碳化物和氮化物的结构性规律、钢中碳化物和氮化物的结构性规律，所有情况下氮化物和碳化物的晶体点阵，所有情况下氮化物和碳化物的晶体点阵，均不同于均不同于相应的过渡族金属晶体点阵；相应的过渡族金属晶体点阵；，沿周期自左向右（即随族数的增大），发生从体心，沿周期自左向右（即随族数的增大），发生从体心立方到面心立方或密排六方点阵的过渡；立方到面心立方或密排六方点阵的过渡；，第，第BB和第和第BB的的MCMC型型(

16、 (如如VC,TiC)VC,TiC)等具有等具有NaCINaCI型面心型面心立方点阵立方点阵；，第第VIVI的的M M2 2C C型型，如，如W W2 2C C，MoMo2 2C C具有具有复杂六方点阵；复杂六方点阵；材料学材料学西安理工大学材料学院西安理工大学材料学院二、各类碳化物二、各类碳化物1、简单点阵类型简单点阵类型（ B和第和第B的的MC型）碳化物和氮化物型）碳化物和氮化物a，结构特征：金属原子以面心立方结构的方，结构特征：金属原子以面心立方结构的方式排列，较小的式排列，较小的C或或N原子占据所有可以利用原子占据所有可以利用的的八面体间隙八面体间隙，形成，形成NaCl型型的晶体结构。

17、的晶体结构。b，特殊性特殊性：不是所有的不是所有的八面体间隙都被间隙原子八面体间隙都被间隙原子占据，其中占据，其中存在间隙空位存在间隙空位。故其化学式的一般形式。故其化学式的一般形式是是MCx（x1，对碳化物，例如，对碳化物，例如V4C3，就是，就是x3/4=0.75；而对氮化物，由于；而对氮化物，由于N原子半径小，故可原子半径小，故可以进入四面体间隙，以进入四面体间隙，MNx中的中的x可能会大于或等于可能会大于或等于1）材料学材料学西安理工大学材料学院西安理工大学材料学院2、复杂点阵类型复杂点阵类型（ B族）碳化物和氮化族）碳化物和氮化物物a，W、Mo 的的M2C型和型和MC型：型： M2C

18、型的型的W2C和和Mo2C具有具有复杂六方点阵复杂六方点阵，而，而WC和和MoC具有具有简单六方点阵简单六方点阵b，Cr7C3等：具有等：具有复杂六方复杂六方点阵，单胞点阵，单胞80个原个原子，一般出现在含子，一般出现在含Cr 为为34%的的结构钢，结构钢，Cr可可以被以被Fe原子取代，原子取代，得到得到Fe4Cr3C3或或Fe2Cr5C3 ，常用常用(Cr,Fe )7C3或或M7C3表示；表示；材料学材料学西安理工大学材料学院西安理工大学材料学院c，Cr23C6型的型的M23C6：出现在含大于：出现在含大于Cr 为为58%的高合金钢，晶体结构为复杂立方，单胞原子数的高合金钢，晶体结构为复杂立

19、方，单胞原子数为为116个。个。稳定性较稳定性较Cr7C3高高。Cr 原子可以部分原子可以部分被被Fe 、W、Mo 取代。但是取代。但是W、Mo 在其中的在其中的最最大含量大含量只能是取代只能是取代92个金属原子中的个金属原子中的8个。常用个。常用M23C6或或(Fe,Cr )23C6表示表示d，Fe2Mo4C，Fe4Mo2C等的等的M6C型型： W、Mo在在Cr23C6单胞中数量大于单胞中数量大于8后，后， M23C6向向M6C转转化，化，具有复杂立方点阵，单胞原子数具有复杂立方点阵，单胞原子数112个，是个，是复合碳化物。因复合碳化物。因W，Mo 含量高，其含量高，其稳定性高于稳定性高于C

20、r23C6.材料学材料学西安理工大学材料学院西安理工大学材料学院e，渗碳体（正交点阵），渗碳体（正交点阵） M3C型：型： Fe3C，(FeCr)3C，(FeMn)3C等，单胞原子数等，单胞原子数16，当合金元素含量很少时，合金元素将不能形成自当合金元素含量很少时，合金元素将不能形成自己特有的碳化物，只能置换渗碳体中的己特有的碳化物，只能置换渗碳体中的Fe原子，称为原子，称为合金渗碳体。其中合金渗碳体。其中Mn可以在渗碳体中无限溶解，得可以在渗碳体中无限溶解，得到到(FeMn)3C；Cr 的溶解度为的溶解度为20%，Mo 在其中的溶在其中的溶解度较低；解度较低；V、Nb、Zr 、Ti 几乎不溶

21、其中。几乎不溶其中。说明：说明：，碳化物形成元素的合金元素溶入渗碳体，提高渗，碳化物形成元素的合金元素溶入渗碳体，提高渗碳体的稳定性，一般而言，碳体的稳定性，一般而言，越能形成稳定碳化物的元越能形成稳定碳化物的元素溶入渗碳体，越提高渗碳体的稳定性（对其它合金素溶入渗碳体，越提高渗碳体的稳定性（对其它合金碳化物亦适应）碳化物亦适应），但是，但是，MoMo除外除外（Mo Mo 溶入渗碳体降溶入渗碳体降低其稳定性）低其稳定性）材料学材料学西安理工大学材料学院西安理工大学材料学院对碳化物和氮化物的补充说明：对碳化物和氮化物的补充说明：，形成碳化物能力越强形成碳化物能力越强的元素，其熔点越高，的元素，其

22、熔点越高，稳定性越高稳定性越高。 稳定性排序：（弱强）稳定性排序：（弱强） M3C，M7C3，M6C，M2C，MC，碳化物稳定性越高碳化物稳定性越高，熔点高，熔点高，溶入溶入A中的温度越高中的温度越高，自自马氏体中析出的温度越高马氏体中析出的温度越高，聚集长大的倾向越小聚集长大的倾向越小。提高钢的。提高钢的回火稳定性和回火抗力回火稳定性和回火抗力，碳化物的稳定性越高碳化物的稳定性越高，可使得钢在高温时效或服役时可使得钢在高温时效或服役时不会不会发生明显的发生明显的基体中固溶的基体中固溶的合金元素向碳化物中扩散和再分配合金元素向碳化物中扩散和再分配.有利于组织稳定，提高高温力学性能，高温用钢的合

23、金化元素有利于组织稳定，提高高温力学性能，高温用钢的合金化元素，钢中的碳化物和氮化物是，钢中的碳化物和氮化物是这门课程的重点这门课程的重点，贯穿整个贯穿整个课程课程，必须掌握和很好理解与运用，必须掌握和很好理解与运用材料学材料学西安理工大学材料学院西安理工大学材料学院钢中常见的碳化物钢中常见的碳化物(K)(数字表示稳定性,越小越高)M3C:渗碳体,正交点阵(6)M7C3:例Cr7C3,复杂六方(4)M23C6:例Cr23C6,复杂立方(5)M2C:例Mo2C,W2C,密排六方(2)MC:例VC,TiC,简单面心立方点阵(1)M6C:不是一种金属碳化物,复杂六方点阵(3)材料学材料学西安理工大学

24、材料学院西安理工大学材料学院合金元素与钢中碳相互作用的实际意义合金元素与钢中碳相互作用的实际意义 直接影响钢的性能直接影响钢的性能 强度、硬度、耐磨性、塑性、韧性、红硬性、耐蚀强度、硬度、耐磨性、塑性、韧性、红硬性、耐蚀性、热处理过程中奥氏体稳定性和奥氏体晶粒大小性、热处理过程中奥氏体稳定性和奥氏体晶粒大小等。等。 合金元素与碳的亲和力不同，对钢的相变过程和碳合金元素与碳的亲和力不同，对钢的相变过程和碳扩散有重大影响扩散有重大影响。碳化物形成元素阻碍碳的扩散，。碳化物形成元素阻碍碳的扩散，降低碳原子扩散速度，弱碳化物形成元素降低碳原子扩散速度，弱碳化物形成元素Mn以及大以及大多非碳化物形成元素

25、则无此作用，而促进碳的扩散多非碳化物形成元素则无此作用，而促进碳的扩散（Co特别显著）。特别显著）。材料学材料学西安理工大学材料学院西安理工大学材料学院作业：比较下列碳化物的稳定性，并进行排作业：比较下列碳化物的稳定性，并进行排序。序。MC、溶有、溶有V的的M2C、M2C、M6C、Cr 23C6、Fe3C、Cr7C3、溶有、溶有Mn的的Fe3C、(Fe 、Mo )3C。其中的。其中的M表示能与表示能与C形成对应碳化形成对应碳化物的合金元素物的合金元素材料学材料学西安理工大学材料学院西安理工大学材料学院2.3 金属间化合物金属间化合物金属间化合物有哪些，有什么性能？金属间化合物有哪些，有什么性能

26、？ 所谓金属间化合物，是指金属和金属之间，类所谓金属间化合物，是指金属和金属之间，类金属和金属原子之间以共价键形式结合生成的化合金属和金属原子之间以共价键形式结合生成的化合物，其原子的排列遵循某种高度有序化的规律。物，其原子的排列遵循某种高度有序化的规律。材料学材料学西安理工大学材料学院西安理工大学材料学院 钢中的过渡族金属元素之间形成一系列金属间化合物，即是指金属与金属、金属与准金属形成的化合物。其中最主要的有相相(如如Fe-Cr,Fe-Cr-Mn系系)和Lves相相(如如MnCu2,MoFe2)，它们都属于拓扑密排 (TcP)相，它们由原子半径小的一种原子构成密堆层，其中镶嵌有原子半径大的

27、一种原子，这是一种高度密堆的结构。它们的形成除了原子尺寸因素起作用外，也受电子浓度因素的影响。当它以微小颗粒形式存在于金属合金的组织中时，将会使金属合金的整体强度得到提高，特别是在一定温度范围内，合金的强度随温度升高而增强，这就使金属间化合物材料在高温结构应用方面具有极大的潜在优势。 材料学材料学西安理工大学材料学院西安理工大学材料学院1、钢中常见的金属间化合物有：、钢中常见的金属间化合物有：相、相、相相( (拉弗斯拉弗斯) )相和相和B B3 3A A型密排有序结构型密排有序结构( (例如例如NiNi3 3AlAl）Na Mg B B B B B B B B Al Si P S Cl Ar

28、K Ca Se Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr Pb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe Cs Ba La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Ti Pd Bi Po At Rn 2、长周期以、长周期以Mn为界为界，Mn左边左边的元素易与的元素易与右边右边的元素因原子的元素因原子半径、电负性的原因形成金属间化合物半径、电负性的原因形成金属间化合物(如如TiAl)。材料学材料学西安理工大学材料学院西安理工大学材料学院应用与前景应用与前景 目前已有约300种金属间化

29、合物可用，除了作为高温结构材料以外，金属间化合物的其他功能也被相继开发，稀土化合物永磁材料、储氢材料、超磁致伸缩材料、功能敏感材料等相继汹涌而来。金属间化合物材料的应用，极大地促进了当代高新技术的进步与发展，促进了结构与元器件的微小型化、轻量化、集成化与智能化，促进了新一代元器件的出现。金属间化合物这一“高温英雄高温英雄”最大的用武之地是将会在航空航天领域，如密度小、熔点高、高温性能好的钛铝化合物等具有极诱人的应用前景。 材料学材料学西安理工大学材料学院西安理工大学材料学院2.4 非金属夹杂非金属夹杂定义：定义：Fe 及合金元素生成的及合金元素生成的氧化物、氧化物、硫化物、硅酸盐硫化物、硅酸盐

30、等一般都等一般都不具有金属性不具有金属性或金属性极弱或金属性极弱；另外，；另外，正常金属正常金属的的碳化碳化物、氮化物物、氮化物也也不具有金属性不具有金属性。这些。这些非金非金属相统属相统称为称为非金属夹杂。非金属夹杂。材料学材料学西安理工大学材料学院西安理工大学材料学院1、简单氧化物、简单氧化物FeO，MnO，TiO2，SiO2，Al2O3，Cr2O3等2、复杂氧化物、复杂氧化物MgO与Al2O3；MnO与Al2O3一、一、 氧化物氧化物钢中氧化物夹杂钢中氧化物夹杂*特点：性脆，易断裂，一般无塑性。特点：性脆，易断裂，一般无塑性。因此，氧化物在钢材锻扎后，沿加工方向呈链状分布因此，氧化物在钢

31、材锻扎后，沿加工方向呈链状分布材料学材料学西安理工大学材料学院西安理工大学材料学院常见：MnS，FeS特点：有较高的塑性，热加工时特点：有较高的塑性，热加工时沿加工方向呈带状、纤维状或线沿加工方向呈带状、纤维状或线状分布。状分布。钢中的钢中的MnS夹杂夹杂二、硫化物二、硫化物三、形成硅酸盐三、形成硅酸盐易变形的：易变形的： MnO.SiO2 （与硫化物相似）（与硫化物相似）不易变形的不易变形的 Al2O3.SiO2 （与氧化物相似）（与氧化物相似）材料学材料学西安理工大学材料学院西安理工大学材料学院四、四、AlN相相AlN 钢中常见的非金属相，密排六钢中常见的非金属相，密排六方，具有高稳定性，

32、但是钢的温度方，具有高稳定性，但是钢的温度高于高于1100可溶入基体，故可溶入基体，故可做强可做强化相化相 。 非金属夹杂物对钢的质量有重要的影响，这种非金属夹杂物对钢的质量有重要的影响，这种影响与夹杂物的成分、形态、大小、数量和分影响与夹杂物的成分、形态、大小、数量和分布有关。它可能引起塑性、韧性、疲劳强度的布有关。它可能引起塑性、韧性、疲劳强度的降低，还会降低钢的耐磨性、耐酸性和淬透性，降低，还会降低钢的耐磨性、耐酸性和淬透性，一般都是有害的一般都是有害的钢中的钢中的AlN夹杂夹杂材料学材料学西安理工大学材料学院西安理工大学材料学院2.5 2.5 合金元素在晶界的偏聚合金元素在晶界的偏聚定

33、义：定义：钢的溶质原子钢的溶质原子在晶界的浓度在晶界的浓度大大超过大大超过在在基基体中的平均浓度体中的平均浓度的现象，称为晶界偏聚或晶界的现象，称为晶界偏聚或晶界内吸附内吸附。一、 晶界内吸附产生的原因和特点晶界内吸附产生的原因和特点1、产生原因、产生原因晶界原子排列疏松，置换式和间隙式溶质原子处晶界原子排列疏松，置换式和间隙式溶质原子处于晶界处产生的畸变能比在晶内产生的要小的多，于晶界处产生的畸变能比在晶内产生的要小的多，这种畸变能的差异导致晶界内吸附，使晶内溶质这种畸变能的差异导致晶界内吸附，使晶内溶质向晶界迁移，使体系能量降低，从而形成亚稳状向晶界迁移，使体系能量降低，从而形成亚稳状态。态。材料学材料学西安理工大学材料学院西安理工大学材料学院（1）结构学）结构学 溶质原子的最大溶解度越小，晶界内吸附倾向越大，如溶质原子的最大溶解度越小，晶界内吸附倾向越大，如B在铁中的溶解度很小，其晶界内吸附的倾向很大在铁中的溶解度很小，其晶界内吸附的倾向很大2、晶界内吸附的特点、晶界内吸附的特点（2）晶界溶解度和温度有一定关系）晶界溶解度和温度有一定关系-热力学热力学 Cg=C1exp(E/RT) 式中：式中：Cg晶界溶质原子浓度晶界溶质原子浓度;C