微合金化的元素作用

《高Nb微合金钢中NbC的析出对组织与硬度的影响》篇一一、引言高Nb微合金钢因其优良的力学性能和工艺性能，在工程领域得到了广泛应用。

Nb元素作为微合金化元素，其加入能够显著改善钢的强度、韧性及焊接性等性能。

其中，NbC的析出行为对钢的组织和硬度具有重要影响。

本文将重点探讨高Nb微合金钢中NbC的析出机制及其对组织与硬度的影响。

二、NbC的析出机制1. Nb在钢中的存在形式Nb元素在钢中主要以固溶体和化合物形式存在。

其中，化合物形式主要包括NbC、NbN等。

这些化合物的形成对钢的性能具有重要影响。

2. NbC的析出过程在高Nb微合金钢中，Nb与C元素结合形成NbC化合物。

随着钢的冷却过程，NbC逐渐从过饱和固溶体中析出。

析出过程受到钢的化学成分、冷却速度及温度制度等因素的影响。

三、NbC析出对组织的影响1. 晶粒细化NbC的析出可以有效细化钢的晶粒，这是由于NbC作为硬质相，能够在晶界处起到钉扎作用，阻碍晶粒长大。

晶粒细化有利于提高钢的强度和韧性。

2. 第二相粒子形成NbC的析出还会形成第二相粒子，这些粒子对钢的组织具有重要影响。

第二相粒子的存在可以阻碍位错运动，提高钢的塑性变形抗力。

四、NbC析出对硬度的影响1. 硬度的提高由于NbC具有较高的硬度，其析出使得钢的硬度得到提高。

硬度的提高主要表现在钢的表面层，使得钢具有更好的耐磨性和抗疲劳性能。

2. 硬度的分布特点随着NbC的析出，钢的硬度分布呈现出不均匀性。

在晶界处和第二相粒子附近，由于位错运动的阻碍，硬度较高。

而在远离这些区域的基体部分，硬度相对较低。

五、实验验证与分析为了进一步探讨高Nb微合金钢中NbC的析出对组织与硬度的影响，我们进行了相关实验。

通过金相显微镜、扫描电镜及硬度计等手段，观察了钢的组织形态、第二相粒子的分布及硬度分布。

实验结果表明，高Nb微合金钢中NbC的析出能够有效细化晶粒，形成第二相粒子，并提高钢的硬度。

六、结论高Nb微合金钢中NbC的析出对组织与硬度具有重要影响。

甘肃冶金 2000年12月第4期谈微合金元素N b 、V 、T i 在钢中的作用Ξ杨作宏　陈伯春(酒泉钢铁公司　甘肃　嘉峪关　735100)摘　要　论述了N b 、V 、T i 在钢中的存在形态,分析了提高钢的强韧性,改善可焊性的微观机理及在钢中的重要作用。

关键词　可能性　形态　溶度积　作用1　引言在钢中质量分数低于011%左右,而对钢的性能和微观组织有显著或特殊影响的合金添加元素,称为微合金元素;N b 、V 、T i 是其中最为重要的微合金元素。

在钢中添加微量的N b 、V 、T i ,可保证钢在碳当量较低的情况下,通过其碳、氮化物质点(尺寸小于5nm )的弥散析出及N b 、V 、T i 的固溶,细化晶粒,极大地提高钢的强度、韧性,特别是低温韧性,使钢具有良好的可焊性、使用性。

因此,研究N b 、V 、T i 在钢中的作用机理和微观行为,对钢的品种开发,生产高质量、高附加值的产品如船板、管线钢等有重要的作用。

2　Nb 、V 、T i 在钢中作用的微观基础211　形成碳化物和氮化物的可能性 图1　一些金属元素形成氧化物、硫化物、碳化物和氮化物的能力和它们的沉淀强化能力N b 、V 、T i 是碳化物和氮化物的形成元素,这些元素在比较低的浓度下就能满足这种要求。

在周期表中,它们的位置彼此靠得很近。

图1指出,对于一定的金属元素,从 组到 组,形成氧化物、硫化物、碳化物和氮化物的可能性是逐渐增强的(从右上角至左下角)。

形成沉淀强化所需要的碳化物或氮化物,N b 、V 、T i 有同等的倾向。

212　在钢中的存在形态N b 、V 、T i 为强碳化物形成元素,常温时,在钢中大部分以碳化物、氮化物、碳氮化物形式存在,少部分固溶在铁素体中,在脱氧不完全的钢中,也会2Ξ收稿日期:2000204205出现氧化物T i O 2、V 2O 3等。

这对N b 、V 、T i 是一种浪费,且氧化物对性能有害,应避免。

合⾦元素的作⽤合⾦元素随着C、Mn、S、P、Si含量的增加，σs提⾼，塑性应变⽐R减⼩。

Mn可提⾼钢防⽌热脆的能⼒。

S使钢产⽣热脆，硫化物夹杂促使钢中形成带状组织，恶化冲压性能。

P能溶于铁素体内使铁素体在室温下强、硬度提⾼，塑、韧性下降，发⽣冷脆。

S 偏析现象严重，且很难经扩散退⽕完全消除，易出现带状组织。

Al可使O和N固定在Al2O3和AlN 中，消除钢的时效硬化；Al 也可控制晶粒度及晶粒形状，形成{111}织构；若Al含量⼩于0.02%，则其不能消除游离态的N，若Al含量⼤于0.065%，则其在钢中会起到合⾦化的作⽤，使σs升⾼，理想含量为0.025~0.05%。

沸腾钢中的固溶氮含量较⾼，时效硬化明显。

铝镇静钢在光亮退⽕过程中，绝⼤部分碳析出形成Fe3C，经平整后性能稳定。

IF钢中添加了强碳、氮化合物形成元素Ti或Nb，具有超低碳，微合⾦化，钢质纯净及⽆时效性等特点。

Mn⼤部分溶于α-Fe,形成置换固溶体，并使α-Fe强化；⼀部分溶于Fe3C，形成合⾦Fe3C，可增加P相对量，并使P变细；MnS能减轻S的“热脆”。

Si也溶于Fe3C，使Fe3C。

S不溶于Fe，FeS与Fe共晶，并分布于A晶界。

在1000~1200℃，FeS-Fe 共晶溶化，晶粒脱开，钢材变得极脆。

P全部溶于Fe3C，使脆性转化温度升⾼，发⽣“冷脆”。

不锈钢中Cr的主要作⽤是产⽣钝化，阻碍阳极反应，增加耐腐蚀性；Ni起扩⼤γ区，降低钢的Ms点，使钢在室温下具有单相奥⽒体组织。

钢中的H、O、N是在炼钢时进⼊的，Ni、Cu、Sn是由废钢原料带⼊，Al、Ti是为脱氧⽽引⼊。

Al、N、Co、Ti、V可细化晶粒，C、N起固溶强化作⽤，Ni、Co、Ti、V、W起弥散强化作⽤。

C含量低，Al、Mn 含量⾼，晶粒细化的钢的韧性较好；晶粒细化，Mn、Ni固溶强化可使钢的韧性随屈服强度增加⽽得以改善，⽽弥散硬化，位错强化，C固溶则使钢随屈服强度增加⽽使韧性恶化。

书山有路勤为径，学海无涯苦作舟钼合金元素的作用钼的强化通常采用的方式微量合金化，碳化物强化，固溶强化和弥散强化。

（1）微量合金化主要是加入微量的Ti、Zr、B、La 等合金元素，加入量为0.1%~1%进行固溶强化。

微量的Zr、Hf 对提高钼的高温硬度作用最大，Zr、Hf、Ti 对提高钼的再结晶温度有显著的效果。

如此少量的合金元素能显著的提高性能，除了这些元素能细化晶粒，除去或减弱C、O2、N2 等有害的作用改善了加工和焊接性能外，还由于在位错及杂质周围存在弹性应力场。

当加入少量溶质元素时，他就将置于固溶体的最大位错堆积区，结果降低了弹性应力，也就降低了金属的内能，使微量合金化的合金内能小于纯金属的内能，若破坏合金的弹性平衡将需要更多的能量。

此外，位错周围形成异类原子堆积，使位错难以迁移，所以使合金的再结晶温度提高。

研究证实钛的最佳含量约0.5%,锆的最佳含量0.2%，锆的强化效果优于钛。

（2）碳化物强化加入碳及活性金属Ti、Zr、Hf 等，也有加Nb 或其他碳化物形成元素，形成难熔碳化物相起强化作用，碳同时还起脱氧作用，Zr、Hf、Ti 金属碳化物强化钼合金的热强性大大地高于微量合金化的钼合金，但是由碳化物强化的钼合金在1700℃以下才有强化作用。

（3）固溶强化提高钼合金原子间接合理并形成固溶体的合金化元素有Ta、W 和Re 等。

由于Ta 会使钼变形性能恶化，因此固溶强化钼合金主要为Mo-W 和Mo-Re 合金。

Mo-W 合金是为其抗化学腐蚀能力而开发的，这类合金应用是取代纯钨的成本低和重量轻的材料。

Mo-Re 合金是由于“铼效应”导致材料具有很低的塑性-脆性转变温度。

（4）弥散强化掺杂Al、K 和Si 的钼合金如MH、KW，由于原始粉末可产生细小的弥散物，它能够稳定锻造组织结构，阻碍再结晶的进行或稳定拉长的再结晶晶粒结构，避免转化为等轴晶粒，使低温塑性得到显著改善。

掺杂的MH 和KW 钼合金在低温时虽。

铌在钢的控轧控冷工艺中微合金化的作用[摘要]本文主要介绍铌的强化原理、铌在钢中微合金化中应用，通过控轧控冷工艺改善铌在钢中的分布来提高铌的性能，以及当今世界铌钢的情况及生产铌钢应用的新工艺。

[关键词]控轧控冷；铌钢；强化；工艺；1.前言目前我国热轧钢筋的消费量已达5000余万吨，相对于发达国家钢筋以400N／mm2以上强度级别应用为主的局面，我国仍以335N ／mm2级别的热轧钢筋为主。

近年来，随着建筑结构施工规范GB50010的修订执行HRB400热轧钢筋将逐步成为我国钢筋混凝土结构用主导钢铁材料，该级别钢筋使用比例是逐年上升的趋势。

建设部2022年4月正式新的《混凝土结构设计规范》后，建筑用钢的产品升级换代不断加快，HRB400热轧钢筋的主导钢种20MnSiV的必需原料V-Fe，VN合金价格大幅上涨，导致生产成本显著升高，急需开发新的生产工艺和替代钢种。

世界范围内的钢筋标准中，ISO标准、西欧等国钢筋标准是以轧后余热处理工艺为基础的，而在我国，轧后余热处理钢筋的生产使用受到各种限制，因此高强度级别钢筋生产基本以微合金化为主，在所有的微合金化方式中，以V微合金化最适合长型材生产工艺要求。

微合金化元素的应用较多地集中在Nb、V、Ti三大主要微合金元素，其中对Nb元素的研究应用较多地集中在扁平材上。

与V元素相比Nb析出物的溶入温度较高，因此要求相对高的工艺加热温度，同时Nb 微合金化技术的应用在于Nb的碳氮化物对再结晶的阻滞作用，以此来实现非再结晶轧制，而长型材生产本身具有的高温快轧的特点在现有生产线上较难实现非再结晶轧制。

虽然Nb的碳氮化物的析出强化作用较V的沉淀强化弱，但是利用Nh的沉淀强化和组织强化作用，也可作为HRB400热轧钢筋生产的微合金化方式。

上世纪末，国内开始超细晶碳素钢筋的研究工作。

通过在临界奥氏体区终轧诱发铁素体相变和铁素体动态再结晶，将晶粒细化至微米尺度，实现用普碳钢生产HRB400钢筋，材料成本低，具有经济效益显著和广阔的发展前景。

各元素在钢中的作用（粉末冶金）（一）、碳（C）：钢中含碳量增加，屈服点和抗拉强度升高，但塑性和冲击性降低，当碳量0.23%超过时，钢的焊接性能变坏，因此用于焊接的低合金结构钢，含碳量一般不超过0.20%。

碳量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力，在露天料场的高碳钢就易锈蚀；此外，碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性。

（二）、C 扩大γ相区，但因渗碳体的形成，不能无限固溶。

在α铁及γ铁中的最大溶解度分别为0.02%及2.1% 随含量的增加，提高钢的硬度和强度，但降低其塑性和韧性（一）、氮(N):氮能提高钢的强度，低温韧性和焊接性，增加时效敏感性。

（二）、N 扩大γ相区，但由于形成氮化铁而不能无限固溶；在α铁及γ铁中的最大溶解度分别约0.1%及2.8%。

不形成碳化物，氮与钢中其他合金元素形成氮化物，如TiN，VN，AlN等，有固溶强化和提高淬透性的作用，但均不太显著。

由于氮化物在晶界上析出，提高晶界高温强度，从而增加钢的蠕变强度。

在奥氏体钢中，可以取代一部分镍。

与钢中其他元素化合，有沉淀硬化作用；对钢抗腐蚀性能的影响不显著，但钢表面渗氮后，不仅增加其硬度和耐磨性能，也显著改善其抗蚀性。

在低碳钢中，残余氮会导致时效脆性。

（三）、钢中添加N的作用炼钢过程中钢液从炉气中吸收氮1、钢液中溶解的氮在凝固过程中因溶解度降低而析出，并与钢中的Si、Al、Zr等元素化合，生成SiN、AlN 、ZrN等氮化物。

少量氮化物能细化钢的晶粒。

氮休物多时，会使钢的塑性和韧性降低。

2、氮属于扩大奥氏体区元素，在钢中可部分代替镍的作用，是铬锰氮不锈钢中的合金元素，，在超低碳不锈钢中，可代替碳的作用，提高钢的强度。

（一）、硅（Si）：在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂，所以镇静钢含有0.15－0.30%的硅。

如果钢中含硅量超过0.50-0.60%,硅就算合金元素。

硅能显著提高钢的弹性极限，屈服点和抗拉强度，故广泛用于作弹簧钢。

在调质结构钢中加入1.0－1.2%的硅，强度可提高15－20%。

安徽工业大学材料学院金属材料学复习题一、必考题1、金属材料学的研究思路是什么？试举例说明。

答：使用条件→性能要求→组织结构→化学成分↑生产工艺举例略二、名词解释1、合金元素：添加到钢中为了保证获得所要求的组织结构从而得到一定的物理、化学或机械性能的含量在一定范围内的化学元素。

（常用M来表示）2、微合金元素：有些合金元素如V，Nb，Ti, Zr和B等，当其含量只在%左右（如B %，V %）时，会显著地影响钢的组织与性能，将这些化学元素称为微合金元素。

3、奥氏体形成元素：使A3温度下降，A4温度上升，扩大γ相区的合金元素4、铁素体形成元素：使A3温度上升，A4温度下降，缩小γ相区的合金元素。

5、原位析出：回火时碳化物形成元素在渗碳体中富集，当浓度超过溶解度后，合金渗碳体在原位转变为特殊碳化物。

6、离位析出：回火时直接从过饱和α相中析出特殊碳化物，同时伴随有渗碳体的溶解。

7、二次硬化：在含有Mo、W、V等较强碳化物形成元素含量较高的高合金钢淬火后回火，硬度不是随回火温度的升高而单调降低，而是在500－600℃回火时的硬度反而高于在较低温度下回火硬度的现象。

8、二次淬火：在强碳化物形成元素含量较高的合金钢中淬火后残余奥氏体十分稳定，甚至加热到 500-600℃回火时仍不转变，而是在回火冷却时部分转变成马氏体，使钢的硬度提高的现象。

9、液析碳化物：钢液在凝固时产生严重枝晶偏析，使局部地区达到共晶成分。

当共晶液量很少时，产生离异共晶，粗大的共晶碳化物从共晶组织中离异出来，经轧制后被拉成条带状。

由于是由液态共晶反应形成的，故称液析碳化物。

10、网状碳化物：过共析钢在热轧（锻）后缓慢冷却过程中，二次碳化物沿奥氏体晶界析出呈网状分布，称为网状碳化物。

11、水韧处理：将高锰钢加热到高温奥氏体区，使碳化物充分溶入奥氏体中，并在此温度迅速水冷，得到韧性好的单相奥氏体组织的工艺方式。

12、晶间腐蚀：金属材料在特定的腐蚀介质中沿着材料的晶界发生的一种局部腐蚀。

金属材料学思考题2金属材料学思考题答案2绪论、第一章、第二章1．钢中的碳化物按点阵结构分为哪两大类，各有什么特点？答：分为简单点阵结构和复杂点阵结构，前者熔点高、硬度高、稳定性好，后者硬度低、熔点低、稳定性差。

2．何为回火稳定性、回火脆性、热硬性？合金元素对回火转变有哪些影响？答：回火稳定性：淬火钢对回火过程中发生的各种软化倾向（如马氏体的分解、残余奥氏体的分解、碳化物的析出与铁素体的再结晶）的抵抗能力回火脆性：在200-350℃之间和450-650℃之间回火，冲击吸收能量不但没有升高反而显著下降的现象热硬性：钢在较高温度下，仍能保持较高硬度的性能合金元素对回火转变的影响：①Ni、Mn影响很小，②碳化物形成元素阻止马氏体分解，提高回火稳定性，产生二次硬化，抑制C和合金元素扩散。

③Si比较特殊：小于300℃时强烈延缓马氏体分解，3．合金元素对Fe-Fe3C相图S、E点有什么影响？这种影响意味着什么？答：凡是扩大奥氏体相区的元素均使S、E点向左下方移动，如Mn、Ni等；凡是封闭奥氏体相区的元素均使S、E点向左上方移动，如Cr、Si、Mo等？E点左移：出现莱氏体组织的含碳量降低，这样钢中碳的质量分数不足2％时就可以出现共晶莱氏体。

S点左移：钢中含碳量小于0.77％时，就会变为过共析钢而析出二次渗碳体。

4．根据合金元素在钢中的作用，从淬透性、回火稳定性、奥氏体晶粒长大倾向、韧性和回火脆性等方面比较下列钢号的性能:40Cr、40CrNi、40CrMn、40CrNiMo。

1）淬透性：40CrNiMo 〉40CrMn 〉 40CrNi 〉 40Cr2）回火稳定性：40CrNiMo 〉40CrNi 〉 40CrMn 〉 40Cr3）奥氏体晶粒长大倾向：40CrMn 〉40Cr 〉40CrNi 〉40CrNiMo4）韧性：40CrNiMo 〉40CrNi 〉40Cr〉40CrMn (Mn少量时细化组织)5）回火脆性： 40CrMn 〉40CrNi> 40Cr 〉40CrNiMo5.怎样理解“合金钢与碳钢的强度性能差异，主要不在于合金元素本身的强化作用，而在于合金元素对钢相变过程的影响。

稀土元素微合金化耐热不锈钢的开发与应用摘要：稀土元素可以在耐热不锈钢中形成微合金化作用，提高其耐蚀性、耐热性和强度。

本文介绍了稀土元素微合金化耐热不锈钢的开发和应用，分别从稀土元素的微合金化作用、耐热不锈钢的性能优化、稀土元素微合金化耐热不锈钢的制备工艺和应用领域等方面进行了探讨。

关键词：稀土元素；微合金化；耐热不锈钢；制备工艺；应用领域正文：1. 稀土元素的微合金化作用稀土元素在不锈钢中具有良好的微合金化作用，可以在实现组织细化的同时，提高钢的内在结构强度，提高其抗高温氧化能力。

除此之外，稀土元素还可以促进晶界增强和析出物形成，从而提高钢的力学性能和腐蚀性能。

2. 耐热不锈钢的性能优化不锈钢在高温和强酸强碱等恶劣环境下，容易失去其防腐能力和力学性能。

因此，需要对其进行性能优化，以提高其实用价值。

采用稀土元素微合金化的方法，可以在不锈钢中引入强化相，提高其所需的高温强度、综合机械性能和腐蚀性能，满足特殊的工业需求。

3. 稀土元素微合金化耐热不锈钢的制备工艺稀土元素微合金化耐热不锈钢的制备过程中，需要控制熔炼、锻造和热处理等环节中的各种参数和条件，以确保钢材中稀土元素的均匀分布和化学组成的稳定性。

具体来说，首先需要钢铁冶炼工艺，然后进行束流点击加热技术，最后通过热处理等方式实现稀土元素微合金化。

4. 稀土元素微合金化耐热不锈钢的应用领域稀土元素微合金化耐热不锈钢可以广泛应用于动力核电站中的核反应堆、化工设备中的高温腐蚀环境、航空航天设备中的高温传动部件等特殊领域。

此外，由于其优异的性能，还可以应用于制造化工设备、食品加工设备、医疗器械和制药设备等领域。

综上所述，稀土元素微合金化耐热不锈钢在提高钢材性能和应对特殊环境方面具有独特的应用优势，为相关领域提供了一种有效的材料解决方案，受到广泛关注和应用。

5. 稀土元素微合金化耐热不锈钢的发展前景随着现代工业的不断发展和技术的不断革新，稀土元素微合金化耐热不锈钢的应用前景非常广阔。

第62卷　第1期2010年2月 有　色　金　属Nonferr ou sM et als Vo l 162,No 11　Feb ruary .2010微合金化纯净钢中稀土元素的作用储爱民1,蒋学智2,高春贵3(11湖南科技大学机电工程学院,湖南湘潭411201;21北方重工集团特殊钢厂,内蒙古包头014010;31包头钢铁集团公司炼铁厂,内蒙古包头014010) 摘　要:研究稀土微合金化纯净钢中稀土的作用。

采用离子光谱分析和无水电解液低温电解法测定试验钢中的固溶稀土含量,利用扫描电镜和能谱仪分别观察和测定钢中夹杂物的形貌和成分,用金相显微镜观察钢的淬火组织,并用WA W 2Y500电液伺服材料试验机测试热处理后试样的拉伸性能。

结果表明,稀土在纯净钢中仍有净化钢液、变质夹杂的作用。

纯净钢中稀土的固溶度可达10-5～10-4数量级,固溶的稀土影响了纯净钢淬火组织,细化了晶粒,提高了纯净钢的拉伸性能。

关键词:金属材料;纯净钢;微合金化;La中图分类号:TG1461454;TG142113　文献标识码:A 文章编号:1001-0211(2010)01-0014-04 目前,石油、化工、汽车、造船等行业对材料提出了更为苛刻的强韧性及焊接性能等要求,加之冶炼、加工、热处理等工艺的进一步发展,生产高纯净微合金钢已有可能,也将成为必然趋势[1]。

随着冶金技术水平的提高,钢中氧、硫及其他杂质元素的含量可以达到很低的水平,因此稀土合金化应成为当前稀土应用研究的重要方向之一[2]。

我国的稀土资源丰富,发展稀土微合金化钢对弥补我国钢铁企业技术与装备差距,参与国际市场竞争,具有重要意义。

稀土在钢中的作用机理的深入研究,已相继取得进展,尤其对稀土微合金化作用机理的进一步研究,必会极大的拓宽稀土在钢中应用的范围,扩大稀土应用。

通过在纯净钢中加入稀土,分析研究稀土在纯净钢中的作用。

1　实验方法111　材料制备以工业纯铁为原料,稀土添加剂为纯La (9919%),在25kg 真空感应炉中冶炼稀土含量不同的三炉纯净钢,化学成分见表1。

微合金化元素钛、钒、铌的特性近年来，钢中添加微合金化元素的重要性备受关注，并通常被视为现代钢种的一大特点。

因此可以预见，随着新钢种的开发，微合金化元素的使用会越来越多。

“微合金化”即是指这些元素在钢中的含量很低，通常低于0.1%（重量百分比）。

和钢中不需要的残余元素不同，微合金化元素是有目的的加入钢中以改善钢材的性能。

合金化元素和微合金化元素不仅在合金含量上有明显的区别，而且其不同的冶金效应也各有特点：合金化元素主要是影响钢的基体；而微合金化元素除了溶质原子的拖曳作用外，几乎总是通过第二相的析出而影响钢的显微组织结构。

钢的可焊性、成型性和断裂韧性要求较少的非金属夹杂（氧化物和硫化物），并希望残余夹杂以球形状态存在。

因此低氧和低硫是现代钢的必要条件。

另外，铝脱氧的钢水脱氧的标准工艺。

在钢凝固后，未结合成氧化铝的残留铝将形成氮化铝。

这一古典的微合金元素析出物细化晶粒的效应已被使用了50多年。

其它微合金添加元素如钙或稀土元素，由于对硫化物形态的控制的作用也广为人知。

除了上述这些影响非金属夹杂物的元素外，自1960年代以来，钢中单独或复合加入一些碳化物和氮化物形成元素也对钢的发展产生了重要影响。

元素的潜势根据各元素在周期表中的位置，可以大致确定其对钢的性能产生何种可能的影响。

图4.176显示出4-6周期的Ⅳa-Ⅵa族的化学元素。

这些元素因为其熔点很高通常被称为“难熔金属”。

它们不仅具有高的熔点，而且具有形成氮化物和碳化物趋势。

这种趋势从图中右上角向左下角方向逐渐增强；而且形成氮化物的倾向要强于形成碳化物的倾向。

除形成氮化物和碳化物的倾向外，第Ⅳa族元素还具有更高的形成氧化物和硫化物的倾向。

另一方面，Ⅵa族元素与非金属化合物的亲合力比Ⅳa族和Va族元素低，此外他们的碳化物具有正斜方体或六角体的晶体结构。

这种结构与Ⅳa族和Va族元素的面心立方结构碳化物相比较，不太可取，面心立方和钢的立方体基体有一定的共格性，这可能对钢的性能有益。

・１５８４・稀有金属材料与工程第３９卷域吼唑恤图ｌｌ群、２群、３＃合金１７５℃Ｔ６时效时室温拉伸性能．时间关系曲线Ｆｉｇ．１’Ｉ．蛐ｓｉｌｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ—ａｇｉｎｇｔｉｍｅｃｕｒｖｅｓｏｆｔｈｃａｌｌｏｙｓａｇｅｄ砒１７５℃性能与时效时间的关系曲线。

可以看出，这３种合金力学性能的变化规律是相似的。

１撑合金固溶态的强度为３４２．４ＭＰａ，２＃合金的强度为３３３．６ＭＰａ，３＃合金的强度为３１４．９ＭＰａ，说明Ｍｇ、Ｚｎ的添加对合金有一定的固溶强化作用。

１撑合金在Ｔ６态达到峰值的时间是２４ｈ，２＃合金为３２ｈ，３＃合金为４０ｈ，说明Ｍｇ、Ｚｎ元素的添加加快了合金的时效响应，Ｍｇ和Ｚｎ共同作用的效果比单独加入Ｍｇ或ｚｎ更加显著，单独加Ｚｎ比单独加Ｍｇ的时效响应更快一些。

１群合金峰值强度比２样合金的高约４０ＭＰａ，比３撑合金的高约２８ＭＰａ，说明Ｍｇ、Ｚｎ元素的添加可以提高合金强度，Ｍｇ和Ｚｎ共同作用的效果比单独加入Ｍｇ或ｚｎ更加显著，而单独加Ｍｇ的时效强化效果比单独加ｚｎ更好。

至于延伸率的变化，均随时效时间的延长而降低，在时效初期下降较快，然后逐渐趋于平缓，Ｍｇ、Ｚｎ的添加使得合金的延伸率变化更为平缓。

２．２微观组织结构图２是３种合金在时效早期的显微组织。

可见，在３种合金中都析出大量的Ｊ７相。

含Ｍｇ和Ｚｎ的１群合金中的６’相很细小，并且时效初期就析出大量细小弥散的ＧＰ区。

而不含Ｍｇ只含Ｚｎ的２撑合金中的Ｊ’相稍微粗大一些，并且没有ＧＰ生成，只观察到少量的口’相；而不含Ｚｎ只含Ｍｇ的３｛｜｝合金中的Ｊ７相与１群合金中的相比无明显差别，ＧＰ区略微少些且很细小。

这说明单独加Ｚｎ不能促进６’相和ＧＰ区的析出，单独加Ｍｇ可以促进ＧＰ区的形成，而在合金中同时添加少量的Ｚｎ和Ｍｇ，可以促进Ｊ’相的析出，并且对ＧＰ区形核长大的促进作用更加明显，因而加快了合金的时效响应。

图３为在峰值时效状态下，３种合金的微观组织。

《Al和Mo微合金化对Mg-Zn-Y-Mn合金的微观组织和性能的影响》摘要：本研究着重探讨Al和Mo微合金化对Mg-Zn-Y-Mn合金的微观组织与性能的影响。

通过对比实验，分析合金中添加Al和Mo 元素后，其组织结构、力学性能以及耐腐蚀性能的变化。

实验结果表明，适量的Al和Mo元素添加可以显著改善合金的微观结构和性能。

一、引言镁合金因其轻质、高强度和良好的加工性能，在航空、汽车等领域得到了广泛应用。

Mg-Zn-Y-Mn合金作为镁合金的一种，具有优异的力学性能和耐腐蚀性。

然而，为了进一步提高其综合性能，研究者们不断探索通过微合金化来改善其微观组织和性能的方法。

其中，Al和Mo元素的添加被认为是一种有效的手段。

因此，本研究旨在探讨Al和Mo微合金化对Mg-Zn-Y-Mn合金的微观组织和性能的影响。

二、实验方法本实验采用真空熔炼法制备了不同Al和Mo含量的Mg-Zn-Y-Mn合金。

通过金相显微镜、扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）观察合金的微观组织结构；通过硬度测试、拉伸试验和腐蚀试验评估合金的力学性能和耐腐蚀性能。

三、实验结果与分析（一）微观组织结构1. 晶粒尺寸：添加Al和Mo后，Mg-Zn-Y-Mn合金的晶粒尺寸得到细化。

适量的Al和Mo能够促进合金晶界的形成，有效抑制晶粒长大。

2. 第二相分布：Al和Mo的加入改变了第二相的分布和形态，形成了更细小、更均匀的第二相颗粒，这些颗粒有助于提高合金的力学性能。

（二）力学性能1. 硬度：随着Al和Mo含量的增加，合金的硬度呈现先增加后稳定的趋势。

适量的Al和Mo可以提高合金的固溶强化效果，从而提高硬度。

2. 拉伸性能：添加适量的Al和Mo能够显著提高Mg-Zn-Y-Mn合金的屈服强度和抗拉强度，同时保持良好的延伸率。

这归因于细晶强化和第二相强化作用的共同结果。

（三）耐腐蚀性能1. 腐蚀速率：Al和Mo的加入降低了Mg-Zn-Y-Mn合金的腐蚀速率。

铝合金中微合金化的元素
铝合金中微合金化的元素指的是添加在铝合金中的微量元素，这些元素的添加可以改善铝合金的力学性能、耐腐蚀性能和加工性能等。

常见的微合金化元素包括硅、镁、铜、锰、锆、钛、铌等。

硅的添加可以提高铝合金的强度和硬度，增加抗热蠕变能力；镁的添加可以提高铝合金的塑性和韧性，改善焊接性能；铜的添加可以提高铝合金的强度和耐腐蚀性能；锰的添加可以提高铝合金的强度和耐磨性；锆、钛、铌的添加可以细化铝合金的晶粒，提高铝合金的力学性能和抗疲劳性能。

因此，铝合金中的微合金化元素对于铝合金的性能提升具有重要作用。

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