一、铁碳合金相图
在不锈钢热处理(lǐ)工艺中,钢的加热是為(wèi)了获得奥氏體(tǐ),而奥氏體(tǐ)是碳素钢在高温状态时的组织,其晶粒大小(xiǎo)、成分(fēn)及均匀程度,对钢冷却后的组织和性能(néng)有(yǒu)着重要的影响。因此了解钢在加热时组织结构的变化规律,是对钢进行正确热处理(lǐ)的先决条件。
為(wèi)此首先要了解铁碳合金相图,它是碳钢在缓慢加热(或缓慢冷却)的条件下,不同成分(fēn)的铁碳合金的状态或组织随温度变化的图形,是研究铁碳合金在平衡状态下的成分(fēn)、金相组织和性能(néng)的基础。铁碳合金相图也是钢铁热处理(lǐ)的基础(见图3-1)。
為(wèi)了便于查阅应用(yòng),现将铁碳合金相图中各点、線(xiàn)及其各种相的特性分(fēn)别列于表3-1~表3-4。
二、Fe-Cr合金相图
Cr是决定不锈钢耐蚀性的主要元素,研究不锈钢及其热处理(lǐ),就必须研究Fe-Cr合金相图(见图3-2)。从图中可(kě)以看到,当Cr含量(质量分(fēn)数)超过12.5%时,即可(kě)使纯铁成為(wèi)单一的铁素體(tǐ)。
从图3-2中也可(kě)以看到以下几点：
1. As，铁的熔点是1539℃，随着铬的加入而降低，Fe-Cr合金的最低熔点及其相应的化學(xué)成分(fēn)分(fēn)别為(wèi)1505℃及w(Cr)=22%。
2. 铬使γ相區(qū)缩小(xiǎo)到850～1400℃范围内。
3. A3温度(α=y)，纯铁时為(wèi)912℃，因铬含量的增加而下降，当w（Cr）提高到8％时，转变温度降到极小(xiǎo)值850℃；铬量再提高，A3温度开始迅速上升，w(Cr)=12%~13%时，约达到1000℃。账
4. 温度，δ是高温α相，纯铁转变温度為(wèi)1394℃，随着铬含量的(8)增加，转变温度下移，w(Cr)达1212%~13%时，降至约1000℃；在1000℃左右，转变温度線(xiàn)汇合而形成封闭的γ相區(qū)；当w(Cr)>12%~13%13％后，δ相不再转变成γ相。
5. 在α与γ區(qū)间有(yǒu)一个α+y的双相區(qū)。
6. 当温度低于820℃时，高铬的Fe-Cr合金可(kě)形成金属间化合物(wù)σ相。
三、合金元素对合金相图的影响
1. Cr对Fe-C相图的影响
铬是缩小(xiǎo)γ相區(qū)的铁素體(tǐ)形成元素，随着铬含量的增加，γ相區(qū)逐渐缩小(xiǎo)。
图3-3是w(Cr)=12%的Fe-CC平衡相图，从中可(kě)以看出，铬缩小(xiǎo)了γ相的區(qū)域；共析钢的碳含量降低（自B到B＇）；碳的量大溶解量减少（自E到E＇）；δ相的稳定温度降低（自FG到F'G'＇），α相的稳定温度升高（自AB到A＇B＇）。
图3-4是w(Cr)=20%时的Fe-C平衡相图，从中可(kě)以看到，当w(达到20％时，单相奥氏體(tǐ)已经不存在，只能(néng)与其他(tā)相（α相或碳化物(wù)）共同存在。
图3-5是铬含量对Fe-C合金相图中奥氏體(tǐ)區(qū)域的影响。随着铬含量的增加，奥氏體(tǐ)區(qū)域逐渐缩小(xiǎo)。当w(Cr)达到20％时，奥氏體(tǐ)區(qū)域已不复存在，相当于一个点。
2. 合金元素对Fe-Cr合金相图的影响
图3-6是碳对Fe-Cr合金相图中γ相區(qū)的影响示意图。在區(qū)域1中，碳含量為(wèi)零；随着碳含量的增加，γ相區(qū)域会向外扩散，当w(C)=0.6%时，γ相區(qū)域达到最大范围；当w(C)>0.6%时，因為(wèi)形成的碳化铬无法溶解，就无法扩散γ相區(qū)了。
图3-7、图3-8是碳、氮元素对Fe-Cr合金相图中(γ+α)/α相界的影响，碳、氮的主要影响是使α+γ相區(qū)向铬含量更高的方向移动。当w(C)=0.013%，w(N)=0.015%时，Fe-Cr合金相图中α+γ双相區(qū)的位置从w(Cr)=13%移到了(Cr)=17%；而当w(C)=0.04%w(N)=0.03%时，Fe-Cr合金相图中α+γ双相區(qū)则移到w(Cr)=21%;而当w(C)=0.19%w(N)=0.02%时，则可(kě)移至w(Cr)=26%处。另外，碳和氮还使α+γ双相區(qū)最宽位置向高的温度方向移动。
图3-9是镍对Fe-Crr二元相图的影响，镍的作用(yòng)与碳、氮相似，也可(kě)扩大α+γγ相區(qū)的范围。从图3-9中可(kě)以明显看出，当碳、氮含量一定时，随着镍含量的增加，Fe-Cr相图中的α+γ相區(qū)的范围向着铬含量更高的位置和更高的温度方向移动。
