一、鐵(tie)碳(tan)合金相(xiang)圖

  在不銹鋼熱處理工藝中,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。

 為此首先要了(le)解鐵(tie)碳合金相圖(tu)(tu),它(ta)是碳鋼(gang)在(zai)緩(huan)慢加熱(re)(或緩(huan)慢冷卻)的(de)條件(jian)下,不同成分的(de)鐵(tie)碳合金的(de)狀(zhuang)態(tai)或組織隨溫(wen)度變化的(de)圖(tu)(tu)形,是研究鐵(tie)碳合金在(zai)平(ping)衡(heng)狀(zhuang)態(tai)下的(de)成分、金相組織和(he)性(xing)能的(de)基(ji)礎。鐵(tie)碳合金相圖(tu)(tu)也是鋼(gang)鐵(tie)熱(re)處理的(de)基(ji)礎(見圖(tu)(tu)3-1)。

  為了(le)便于查閱(yue)應用,現將鐵碳合金相圖(tu)中各(ge)點、線及其各(ge)種相的特(te)性分別(bie)列于表3-1~表3-4。

二、Fe-Cr合金(jin)相圖

  Cr是決定不銹鋼耐蝕性的主要元素,研究不銹鋼及其熱處理,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)也可以看到以下幾點：

   1. As，鐵的(de)熔點(dian)是1539℃，隨著鉻的(de)加入而降低，Fe-Cr合金(jin)的(de)最低熔點(dian)及其(qi)相應的(de)化學成(cheng)分分別(bie)為(wei)1505℃及w(Cr)=22%。

   2. 鉻使γ相區(qu)縮(suo)小到850～1400℃范圍(wei)內。

   3. A3溫度(α=y)，純(chun)鐵時為912℃，因鉻(ge)含量的增加而下(xia)降，當w（Cr）提高(gao)到8％時，轉變溫度降到極小值850℃；鉻(ge)量再提高(gao)，A3溫度開始迅速(su)上升，w(Cr)=12%~13%時，約達(da)到1000℃。賬

   4. 溫(wen)(wen)(wen)度(du)，δ是高溫(wen)(wen)(wen)α相(xiang)(xiang)，純鐵轉(zhuan)變(bian)溫(wen)(wen)(wen)度(du)為(wei)1394℃，隨著鉻含量的(8)增(zeng)加，轉(zhuan)變(bian)溫(wen)(wen)(wen)度(du)下(xia)移，w(Cr)達1212%~13%時(shi)，降至約1000℃；在1000℃左右，轉(zhuan)變(bian)溫(wen)(wen)(wen)度(du)線匯合而(er)形成封閉的γ相(xiang)(xiang)區；當w(Cr)>12%~13%13％后，δ相(xiang)(xiang)不再轉(zhuan)變(bian)成γ相(xiang)(xiang)。

   5. 在α與γ區(qu)間有一個α+y的雙相區(qu)。

   6. 當溫度低(di)于820℃時，高鉻的Fe-Cr合金可形成(cheng)金屬間化合物(wu)σ相。

三(san)、合(he)金元(yuan)素對合(he)金相圖的影響

 1. Cr對(dui)Fe-C相圖(tu)的影響(xiang)

   鉻(ge)是縮(suo)小γ相區(qu)的鐵素體(ti)形(xing)成元素，隨著鉻(ge)含量的增(zeng)加，γ相區(qu)逐漸縮(suo)小。

  圖(tu)3-3是w(Cr)=12%的(de)(de)Fe-CC平衡相圖(tu)，從中(zhong)可(ke)以(yi)看(kan)出，鉻(ge)縮小了γ相的(de)(de)區域；共析(xi)鋼(gang)的(de)(de)碳含量降低(di)（自(zi)B到B＇）；碳的(de)(de)量大溶解量減少（自(zi)E到E＇）；δ相的(de)(de)穩定溫(wen)度降低(di)（自(zi)FG到F'G'＇），α相的(de)(de)穩定溫(wen)度升高（自(zi)AB到A＇B＇）。

  圖(tu)3-4是w(Cr)=20%時的Fe-C平衡相(xiang)圖(tu)，從中可以看到，當(dang)w(達(da)到20％時，單相(xiang)奧氏(shi)體已經不存在(zai)，只能(neng)與其他(ta)相(xiang)（α相(xiang)或(huo)碳化物）共同存在(zai)。

  圖3-5是鉻(ge)含量對(dui)Fe-C合金相圖中奧(ao)氏體(ti)(ti)區域的影響。隨著鉻(ge)含量的增加(jia)，奧(ao)氏體(ti)(ti)區域逐漸縮小(xiao)。當w(Cr)達到20％時(shi)，奧(ao)氏體(ti)(ti)區域已不(bu)復存在，相當于一個點(dian)。

 2. 合(he)金元素對(dui)Fe-Cr合(he)金相圖(tu)的影響

   圖3-6是碳(tan)(tan)對Fe-Cr合金相圖中(zhong)γ相區(qu)(qu)的(de)影響(xiang)示意圖。在(zai)區(qu)(qu)域1中(zhong)，碳(tan)(tan)含(han)量(liang)為零；隨著碳(tan)(tan)含(han)量(liang)的(de)增加(jia)，γ相區(qu)(qu)域會向外擴散(san)，當(dang)w(C)=0.6%時，γ相區(qu)(qu)域達到最大范圍；當(dang)w(C)>0.6%時，因為形成的(de)碳(tan)(tan)化鉻無法溶(rong)解，就無法擴散(san)γ相區(qu)(qu)了。

   圖3-7、圖3-8是碳、氮(dan)元素(su)對Fe-Cr合(he)金(jin)相(xiang)(xiang)圖中(γ+α)/α相(xiang)(xiang)界的(de)(de)影響，碳、氮(dan)的(de)(de)主要影響是使(shi)(shi)α+γ相(xiang)(xiang)區向(xiang)(xiang)鉻含量更高的(de)(de)方(fang)向(xiang)(xiang)移動。當w(C)=0.013%，w(N)=0.015%時，Fe-Cr合(he)金(jin)相(xiang)(xiang)圖中α+γ雙(shuang)相(xiang)(xiang)區的(de)(de)位置從(cong)w(Cr)=13%移到(dao)了(Cr)=17%；而當w(C)=0.04%w(N)=0.03%時，Fe-Cr合(he)金(jin)相(xiang)(xiang)圖中α+γ雙(shuang)相(xiang)(xiang)區則移到(dao)w(Cr)=21%;而當w(C)=0.19%w(N)=0.02%時，則可移至w(Cr)=26%處。另(ling)外(wai)，碳和氮(dan)還使(shi)(shi)α+γ雙(shuang)相(xiang)(xiang)區最寬位置向(xiang)(xiang)高的(de)(de)溫度方(fang)向(xiang)(xiang)移動。

   圖(tu)(tu)(tu)3-9是(shi)鎳對Fe-Crr二元相(xiang)(xiang)圖(tu)(tu)(tu)的(de)影響，鎳的(de)作用(yong)與碳、氮相(xiang)(xiang)似，也可擴大(da)α+γγ相(xiang)(xiang)區的(de)范圍(wei)。從圖(tu)(tu)(tu)3-9中可以明顯看出，當碳、氮含量(liang)一定時，隨(sui)著(zhu)鎳含量(liang)的(de)增加，Fe-Cr相(xiang)(xiang)圖(tu)(tu)(tu)中的(de)α+γ相(xiang)(xiang)區的(de)范圍(wei)向著(zhu)鉻含量(liang)更高的(de)位置(zhi)和更高的(de)溫度方向移動。