合金元素提高或降低淬透性的原因是什么？

清霜

昨天我一个朋友问我关于C曲线的问题，我提到大部分合金元素提高淬透性，有少部分是降低淬透性的。他问我为什么那些合金元素会使C曲线右移动？这个把我问住了。请问这个问题是不是类似先有鸡还是先有蛋的问题，如果不是。那请朋友们说说合金元素为什么会使C曲线右移？

hpfcll

大学基础教材——《机械工程材料》一书里面好像有提到过这个问题。

清霜

hpfcll 发表于 2013-3-15 18:34
大学基础教材——《机械工程材料》一书里面好像有提到过这个问题。

朋友不防说说看，我也想知道。难道是合金元素原子半径的原因改变了晶格形状，造成性能改变？又为什么改变这个会改变淬透性？

hpfcll

sorry，我不是这个专业的，只是有幸看过这方面的书，有点印象。朋友不妨在新浪爱问里面搜索一下相关书籍，不难找到。

沉默处理

我这样理解对不对，还望各位老师和同仁们批评指正。
c曲线主要描述的是扩散与半扩散的过程中各种组织转变时间与转变量的关系.c曲线的的左移与右移，图表上是指相对于纵坐标的距离远近，如果专业术语指各种组织（珠光体，贝氏体）形核所需的孕育期的长短。
也就是说对c曲线的影响需要从扩散以及相转变的两个角度去解释亚共析钢，随着含碳量增高而右移，过共析钢随着含碳量的升高而左移。
亚共析钢由于先共析铁素体的析出，从而导致了奥氏体中含碳量升高，奥氏体与铁素体两相的自由能之差减小。随着含碳量的逐渐升高，奥氏体中的含碳量越来越高，两相的自由能差也就逐渐减小，珠光体的形核所需的孕育期越来越长，图表的表征离纵轴越来越远。同理由于过共析钢中渗碳体析出，反之。
合金元素的影响，首先想到的是合金元素的本身，既然c曲线描述的是扩散的过程，那么元素本身的扩散能力以和是否对碳或铁的扩散产生影响，另外从影响相变自由能的角度去解释，问题也就一一明朗了。当奥氏体发生分解时，那么首先会涉及到合金元素以及碳元素扩散重新排列，首先合金元素在奥氏体相中的扩散速度很慢，另外它不光自己慢同时还会降低碳元素的扩散速度和铁的扩散能力。所以也就通俗的说，和现在大多数的国企一样，当他想有所改变的时候，有太多掣肘的人和事了。
接着说到Ms点的问题，由于马氏体转变方式的特殊性，切变方式进行转变，开始形核长大速度极快，几乎没得什么孕育期，那可以通过有各相的自由能和转变关系以及奥氏体强化因素分析。提高铁素体自由能的，还有能降低奥氏体自由能的元素都会使Ms点降低。
还有当其他元素的融入奥氏体中也会使奥氏体得到强化（固溶强化或者间隙强化）那么形成马氏体所需的切变能就越高,需要的过冷度就越大，那么Ms点就越低。
以上是我在“有关C曲线讨论”帖子中的讨论帖子。

我爱大自然

稳定奥氏体，延长珠光体转变的孕育期。使得扩散型相变阻力增加。从而使得C曲线右移。

落花生

你那朋友好钻研啊！这个应该是合金元素影响孕育期的问题（理论也不太熟，只是看过），可以要他去看看基础理论书。

清霜

我爱大自然 发表于 2013-3-17 06:57
稳定奥氏体，延长珠光体转变的孕育期。使得扩散型相变阻力增加。从而使得C曲线右移。

我也是给他说是稳定奥氏体，增加过冷奥氏体孕育期。你这和我说的一样，问题是别人要问为什么能稳定奥氏体和延长孕育期？

清霜

沉默处理 发表于 2013-3-15 18:56
我这样理解对不对，还望各位老师和同仁们批评指正。
c曲线主要描述的是扩散与半扩散的过程中各种组织转变时 ...

这似乎说到了合金对碳化物的作用了。强碳化物增加淬透性，弱碳化物降低淬透性。其实都是通过影响碳来决定的，我这样理解对不？

清霜

落花生 发表于 2013-3-17 07:30
你那朋友好钻研啊！这个应该是合金元素影响孕育期的问题（理论也不太熟，只是看过），可以要他去看看基 ...

其实我们很多问题都是想当然的，很少细究。我记得一次在杭州培训，有人问那个老师说什么淬不硬，那个老师说是不是淬火介质问题。或则提高淬火温度试试。当时我想那个温度能奥氏体化，为什么提高淬火温度能够淬硬了？后来一个金相的老师说淬火温度越高冷却更快，还画了C曲线比较。当时不想，其实画出来甚至穿过C曲线。我又问了另外个老师，他说其实是增加驱动力。这个还勉强有点说服力。但是我有点怀疑，朋友你觉得是为什么？我看了一些资料，我个人认为是均匀成份和增大了晶粒的作用。

我爱大自然

清霜 发表于 2013-3-17 08:37
我也是给他说是稳定奥氏体，增加过冷奥氏体孕育期。你这和我说的一样，问题是别人要问为什么能稳定奥氏体 ...

准确的说是增加过冷奥氏体发生珠光体转变的孕育期。
具体要解释就比较纠结了。我也不是很清楚。

沉默处理

清霜 发表于 2013-3-17 08:41
这似乎说到了合金对碳化物的作用了。强碳化物增加淬透性，弱碳化物降低淬透性。其实都是通过影响碳来决定 ...

强碳化物增加淬透性，弱碳化物降低淬透性。我没能理解您所说的意思。我是从影响元素的扩散速度和单相自由能的大小来解释这个问题。
淬透性（hardenability）表示钢在一定条件下淬火时获得淬硬层（马氏体层）深度。它是衡量各个不同钢种接受淬火能力的重要指标之一。主要与钢的过冷奥氏体稳定性和钢的临界冷却速度有关。（百度百科）

shaogang78

这两者是相辅相承，只有提高了奥氏体的稳定性，在相同的冷却条件下，才能淬得更深。那就是为什么45#钢淬透性相当于42CrMo要差那么多，其实淬下来的硬度，光打表面45#钢还要高一点。因为再进去个10mm,假设在理想状态下，任合一个冷却温度都是可再现的，进去以后，温度肯定达不到原来的淬火温度，那45#钢因为奥氏体稳定性远远不如42CrMo,高温奥氏体分解出非马组织，但42CrMo的近表面因为高温奥氏体的稳定性，还是能得到马氏体组织。那就是淬透性和合金元素的关系。至于说合金元素赋于了钢材更高的淬火温度下晶粒保持细化的能力，不是你的问题，就不多说。

xueshaokkk

判断钢淬透性的主要依据是过冷奥氏体冷却曲线，在冷却曲线中，珠光体转变孕育期的物理本质是珠光体形核的难易程度，在孕育期内进行着合金元素和碳的重新分配，以保证新相形核所需的浓度起伏和能量起伏，也就是说合金元素由于自身在奥氏体中扩散很慢，加之有些还降低碳或铁的扩散速度，加长了孕育期，从而使C曲线右移，提高了淬透性。

额，至于钴和铝为什么不提高淬透性，我也没搞明白，资料上也没查到。

汤大郎

简单点讲，大多数合金元素都是降低形核率和线长大速度，延长了孕育期，C曲线向右移动

嘟嘟嘟

同意十五楼讲的，我记得以前书上讲的大概就是这个意思

汤大郎

嘟嘟嘟 发表于 2013-3-30 11:59
同意十五楼讲的，我记得以前书上讲的大概就是这个意思

看来，我两学的课本是一样的

嘟嘟嘟

汤大郎 发表于 2013-3-30 13:50
看来，我两学的课本是一样的

呵呵  确实呀。不过我读起书来是不求甚解  现在要多专研  学得精一点