1、1.3 钢的强化机制钢的强化机制一、一、MeMe对钢强化的形式及其机理对钢强化的形式及其机理 强化本质：强化本质：各种强化途径各种强化途径塑变抗力塑变抗力位错运动阻力位错运动阻力 钢强度钢强度niiSCK表达式表达式 对于对于C、N等间隙原子，等间隙原子，n=0.332.0；对于对于Mo、Si、Mn等置换式原子：等置换式原子：n=0.51.0 机理机理效果效果提高强度，降低塑韧性提高强度，降低塑韧性 原子固溶原子固溶 晶格发生畸变晶格发生畸变 产生弹性产生弹性应力场，与位错交互作用应力场，与位错交互作用位错运动阻力位错运动阻力1 1、固溶强化、固溶强化固溶强化的规律固溶强化的规律（1 1）溶质
2、元素在溶剂中的饱和溶解度愈小，其固溶）溶质元素在溶剂中的饱和溶解度愈小，其固溶强化效果愈好强化效果愈好。置换元素对置换元素对-Fe-Fe屈服强度的影响屈服强度的影响固溶强化的规律固溶强化的规律（2 2）溶质元素溶解量增加，固溶体的强度也增加。）溶质元素溶解量增加，固溶体的强度也增加。例如：对于无限固溶体，当溶质原子浓度为例如：对于无限固溶体，当溶质原子浓度为50%时强时强度最大；而对于有限固溶体，其强度随溶质元素溶度最大；而对于有限固溶体，其强度随溶质元素溶解量增加而增大解量增加而增大（3 3）形成间隙固溶体的溶质元素（如）形成间隙固溶体的溶质元素（如C C、N N、B B等元等元素在素在Fe
3、Fe中）其强化作用大于形成置换固溶体中）其强化作用大于形成置换固溶体（如（如MnMn、SiSi、P P等元素在等元素在FeFe中）的溶质元素。中）的溶质元素。但对韧性、塑性的削弱也很显著，而置换式但对韧性、塑性的削弱也很显著，而置换式固溶强化却基本不削弱基体的韧性和塑性。固溶强化却基本不削弱基体的韧性和塑性。（4 4）溶质与基体的原子大小差别愈大，强化效果）溶质与基体的原子大小差别愈大，强化效果也愈显著。也愈显著。2 2、细晶强化、细晶强化2/10dKss表达式表达式机理机理 晶粒越细晶粒越细 晶界、亚晶界越多晶界、亚晶界越多 有效有效阻止位错运动，产生位错塞积强化。阻止位错运动，产生位错塞积
4、强化。效果效果 钢的强度，又钢的强度，又塑性和韧度塑性和韧度这是最理想的强化途径这是最理想的强化途径.著名的著名的Hall-petch公式公式 式中，式中，d为晶粒直径，为晶粒直径，Ks为系数为系数3 3、第二相强化、第二相强化1PPKpgdS02.0表达式表达式机理机理 微粒第二相微粒第二相钉扎钉扎位错运动位错运动强化效果强化效果 主要有切割机制和绕过机制。在钢中主主要有切割机制和绕过机制。在钢中主要是绕过机制。要是绕过机制。两种情况：回火时弥散沉淀析出强化，两种情况：回火时弥散沉淀析出强化，淬火时残留第二相强化。淬火时残留第二相强化。效果效果有效提高强度，但稍降低塑韧性。有效提高强度，但稍
5、降低塑韧性。钢强度表达式钢强度表达式 位错被质点障碍物所挡住位错被质点障碍物所挡住4 4、位错强化、位错强化 2/1aGbd表达式表达式 机理机理 位错密度位错密度 位错交割、缠结，位错交割、缠结，有效地阻止了位错运动有效地阻止了位错运动 钢强度。钢强度。效果效果 在强化的同时，同样也降低了伸长在强化的同时，同样也降低了伸长率，提高了韧脆转变温度率，提高了韧脆转变温度TK 晶界处位错塞积现象晶界处位错塞积现象在低碳结构钢中各种强化效果示意图在低碳结构钢中各种强化效果示意图1.4 1.4 改善钢的塑性和韧性的基本途径改善钢的塑性和韧性的基本途径强化强化因素因素 一般情况，钢强度一般情况，钢强度塑
6、韧塑韧,称为称为强韧强韧性转变矛盾性转变矛盾。除细化组织强化外，其它强。除细化组织强化外，其它强化因素都会程度不同地化因素都会程度不同地韧性。韧性。危害最大是间隙固溶；危害最大是间隙固溶；合金合金元素元素 Ni韧性韧性；Mn在少量时也有效果；其它在少量时也有效果；其它常用元素都在不同程度上常用元素都在不同程度上韧性韧性1、引言晶粒晶粒度度 细晶既细晶既S，又又 韧性韧性 最佳组织因素。最佳组织因素。第二第二相相 K韧性。韧性。K 小、匀、圆、适量小、匀、圆、适量 工艺努力方向。工艺努力方向。杂质往往是形变断裂的孔洞形成核心，杂质往往是形变断裂的孔洞形成核心，提高钢的冶金质量是必须的。提高钢的冶
7、金质量是必须的。杂质杂质溶质溶质原子原子 韧性，间隙溶质原子韧性，间隙溶质原子 置换溶质原子。置换溶质原子。2、影响塑性的影响塑性的因素因素 1.改善延性断裂的途径2.改善解理断裂抗力的途径3.改善沿晶断裂抗力的途径3、改善钢韧性的途径4 4、提高钢韧度的合金化途径、提高钢韧度的合金化途径 1）细化晶粒、组织）细化晶粒、组织 如如Ti、V、Mo；2）回火稳定性回火稳定性 如强如强K形成元素形成元素；3）改善基体韧度）改善基体韧度 Ni；4）细化细化K 适量适量Cr、V，使使K小而匀小而匀；5）回脆回脆 W、Mo；6）在保证强度水平下，适当）在保证强度水平下，适当含含C量量.冶金质量。冶金质量。
8、1.1.5 5 合金元素对钢相变的影响合金元素对钢相变的影响一、一、MeMe对对Fe-CFe-C相图的影响相图的影响1、对、对S、E点的影响点的影响 A形成元素均使形成元素均使S、E点向点向左下方左下方移动，移动，F形成元素使形成元素使S、E点向点向左上方左上方移动。移动。S点左移点左移意味着共析意味着共析C量减小量减小；E点左移点左移意味着出现莱氏体的意味着出现莱氏体的C量降低量降低。合金元素对共析温度的影响合金元素对共析温度的影响 合金元素对共析碳量的影响合金元素对共析碳量的影响 2、对共析温度的影响、对共析温度的影响 A形成元素形成元素Ni、Mn等使等使A1（A3）线向下移动，线向下移动
9、，使点使点S左移；左移；F形成元素形成元素Cr、Si等使等使A1（A3）线向上移动，线向上移动，也使点也使点S左移。左移。锰对钢锰对钢区的影响区的影响 铬对钢铬对钢区的影响区的影响3、对、对-Fe区的影响区的影响 A形成元素形成元素Ni、Mn等使等使-Fe区扩大区扩大钢在室钢在室温下也为温下也为A体体 A钢；钢；F形成元素形成元素Cr、Si等使等使-Fe区缩小区缩小钢在高钢在高温下仍为温下仍为F体体 铁素体钢。铁素体钢。二、二、合金钢的加热合金钢的加热A化化 +Fe+Fe3 3C(C(或或 K)K)：需要需要FeFe重组和重组和 C C扩散扩散 FeFe3 3C C或或K K：需要溶解于：需要
10、溶解于 A形成过程形成过程A的形核的形核A的长大的长大渗碳体的溶解渗碳体的溶解A成分均匀化成分均匀化Me对钢的热处理的影响对钢的热处理的影响（1）Me对对A形成速度的影响形成速度的影响 A的形成速度取决于的形成速度取决于A晶核的形成和长大晶核的形成和长大，两者都，两者都与与C的扩散有关。的扩散有关。l非非K元素元素 Co、Ni等提高等提高C扩散速度，扩散速度，增大增大A的的形成速度。形成速度。Si、Al、Mn等对等对C在在A中的扩散速度影中的扩散速度影响较小，对响较小，对A的形成速度影响不大。的形成速度影响不大。l强强K元素元素 Cr、Mo、W、V等与等与C的亲和力较的亲和力较大，显著妨碍大，
11、显著妨碍C在在A中的扩散，中的扩散，减慢减慢A的形成速度。的形成速度。碳化物的分解：碳化物的分解：A形成后，还残留有一些稳形成后，还残留有一些稳定性各不相同的碳化物。定性各不相同的碳化物。稳定性高的碳化物，稳定性高的碳化物，要求其分解并溶入要求其分解并溶入A中，必须提高加热温度中，必须提高加热温度，甚至超过其平衡临界点几十或几百度。甚至超过其平衡临界点几十或几百度。A的成分均匀化：的成分均匀化：由于碳化物的不断溶入，由于碳化物的不断溶入，不均匀程度更加严重。要使不均匀程度更加严重。要使A成分均匀化，成分均匀化，C和和Me均需扩散。均需扩散。l由于合金元素的扩散很缓慢，因此对合金由于合金元素的扩
12、散很缓慢，因此对合金钢应采取钢应采取较高较高的加热温度和的加热温度和较长较长的保温时间，的保温时间，以得到比较均匀的以得到比较均匀的A，从而充分发挥合金元，从而充分发挥合金元素的作用。素的作用。l但对需要具有较多未溶碳化物的合金工具但对需要具有较多未溶碳化物的合金工具钢，则不应采用过高的加热温度和过长的保钢，则不应采用过高的加热温度和过长的保温时间温时间。（2）Me对对A A晶粒长大倾向的影响晶粒长大倾向的影响 合金元素形成的碳化物在高温下越稳定，合金元素形成的碳化物在高温下越稳定，越不易溶入越不易溶入A中，能阻碍晶界长大，显著中，能阻碍晶界长大，显著细化晶粒。细化晶粒。按照对晶粒长大作用的影
13、响，按照对晶粒长大作用的影响，合金元素可分为：合金元素可分为：Ti、V、Zr、Nb等强烈等强烈阻止阻止A晶粒长大，晶粒长大，Al在钢中易形成高熔点在钢中易形成高熔点AlN、Al2O3细质点，细质点，也能强烈阻止晶粒长大；也能强烈阻止晶粒长大；AlN含量对含量对A晶粒度的影响晶粒度的影响 MnNiMo钢中的钢中的AlN质点质点（电解萃取碳复型）（电解萃取碳复型）W、Mo、Cr等等阻碍阻碍A晶粒长大的作用晶粒长大的作用中等中等；Ni、Si、Cu、Co等等阻碍阻碍A晶粒长大的作用晶粒长大的作用轻微轻微；Mn、P、B则则有助于有助于A的晶粒长大。的晶粒长大。三、三、Me对过冷对过冷A分解转变的影响分解
14、转变的影响 主要表现在，使主要表现在，使C曲线发生变化曲线发生变化（1）对高温转变（）对高温转变（珠光体转变珠光体转变）的影响；）的影响；（2）对中温转变（）对中温转变（贝氏体转变贝氏体转变）的影响；）的影响；（3）对低温转变（）对低温转变（M转变转变）的影响。）的影响。（1）对高温转变）对高温转变（珠光体转变）（珠光体转变）的影响的影响 l除除Co外，使外，使C曲线曲线右移右移（增大过冷A的稳定性，推迟P型转变）。C曲线右移曲线右移降低钢的临界冷却速度，提降低钢的临界冷却速度，提高钢的淬透性。高钢的淬透性。lMe的加入对钢还有固溶强化的作用的加入对钢还有固溶强化的作用；Me只有当淬火加热溶入
15、只有当淬火加热溶入A中时，才能起中时，才能起到到提高淬透性提高淬透性的作用。的作用。如果淬火加热温度不高，保温时间较短，Cr、Mo、W、V等强碳化物未溶解时，非但不能提高淬透性，反而会由于未溶碳化物粒子能成为P转变的核心，使淬透性下降。lMe同时加入对淬透性的影响同时加入对淬透性的影响:1+12 例如铬锰钢、铬镍钢等。合金钢采用例如铬锰钢、铬镍钢等。合金钢采用多元少多元少量合金化原则量合金化原则，可最有效地发挥，可最有效地发挥Me提高淬透提高淬透性的作用。性的作用。lMe的加入推迟的加入推迟P型转变的同时型转变的同时,还可在连续冷还可在连续冷却过程中得到却过程中得到B型组织的钢型组织的钢。（2
16、）对中温转变（）对中温转变（B转变）的影响转变）的影响 Me作用作用影响影响转变和转变和C原子扩散。原子扩散。l首先，对首先，对B转变上限温度转变上限温度BS点的影响。点的影响。Mn、Ni、Cr、Mo、V、Ti等元素都降低BS点，使得在B和P转变温度之间出现过冷A的中温稳定区，形成两个转变的C曲线。lMeMe还改变还改变B B转变动力学过程，增长转变孕育转变动力学过程，增长转变孕育期，减慢长大速度。期，减慢长大速度。Si、Mn、Ni、Cr作用 W、Mo、V、Ti（3）对低温转变（）对低温转变（M转变转变）的影响）的影响 Me的作用的作用影响影响MsMf温度，温度，残留残留A含量，含量，及及M的
17、精细结构。的精细结构。l除Co、Al以外，绝大多数合金元素都使Ms和Mf下降。u残余残余A含量对性能的影响含量对性能的影响残余残余A量过高量过高（有时达（有时达30%-40%），钢的硬度降低，疲），钢的硬度降低，疲劳抗力下降。劳抗力下降。u对于对于A不锈钢，为了要在室温下或零温度下不锈钢，为了要在室温下或零温度下（Ms点远低于室温或零下）获得稳定的单点远低于室温或零下）获得稳定的单相相A组织，必须加入大量组织，必须加入大量A形成元素。通常形成元素。通常是加入镍、锰、铬、碳、氮等元素。是加入镍、锰、铬、碳、氮等元素。u对于合金结构钢，为了对于合金结构钢，为了降低降低残余残余A量，需量，需要进行附
18、加的处理：要进行附加的处理：1 冷处理冷处理就是将淬火后的钢件在负温下继续就是将淬火后的钢件在负温下继续冷却，使残余冷却，使残余A转变为转变为M的工艺。如生产的工艺。如生产上采用干冰与酒精混合可获得上采用干冰与酒精混合可获得-70的低的低温。温。2 多次回火多次回火过程中残余过程中残余A发生合金碳化物的析发生合金碳化物的析出，降低了残余出，降低了残余A中的合金成分，使残余中的合金成分，使残余A的的Ms、Mf点升高，而在回火后的冷却过程点升高，而在回火后的冷却过程中，转变为中，转变为M或或B（称为（称为二次淬火二次淬火），从而），从而使残余使残余A量减少。量减少。四、四、Me对淬火钢的回火转变的
19、影响对淬火钢的回火转变的影响 提高钢的回火稳定性使回火过程各个阶段的转变速度大大减慢，将其推向更高的温度。具体为（1）Me对M分解的影响（2）Me对残余A转变的影响（3）Me对碳化物的形成、聚集和长大的影响（4）Me对铁素体回复再结晶的影响（5）Me对回火脆性的影响 （1 1）M M分解分解 低温回火：低温回火：C和和Me扩散较困难，扩散较困难，Me影响不大影响不大 中温以上：中温以上：Me活动能力增强，对活动能力增强，对M分解产生不分解产生不同程度影响同程度影响:1）Ni、Mn的影响很小；的影响很小；2）K形成元素阻止形成元素阻止M分解，其程度与它们分解，其程度与它们与与C的亲和力大小有关。
20、这些的亲和力大小有关。这些Meac，阻止了阻止了渗碳体的析出长大；渗碳体的析出长大；3）Si比较特殊：比较特殊：Fe和和C的的结合力结合力 ,a,ac c-FeXC的形核、长大的形核、长大Si能溶于能溶于，不溶于不溶于Fe3C，Si要从要从中出去中出去 Fe3C 效果效果:含含2%Si能使能使M分解温度从分解温度从260提高到提高到350以上以上（2 2）对残余）对残余A A转变的影响转变的影响（3 3）回火时）回火时K K的形成的形成 各元素明显开始扩散的温度为：各元素明显开始扩散的温度为：Me Si Mn Cr Mo W V T,300 350 400500 500 500550 1）K长
21、大长大 聚集温度：聚集温度：M3C型，型，350 400；其它；其它K，450 600；2）K成分变化和类型转变成分变化和类型转变K转变转变 -FeXC Fe3C M3C 亚稳特殊亚稳特殊K特殊特殊K T,500 能否形成特殊能否形成特殊K，取决于取决于:Me性质、性质、NM/NC比值；比值；T和和t。3）特殊特殊K的形成的形成 原位析出：原位析出：M 0 +M3C MXCY (M7C3,M23C6)异位析出异位析出：M P+M3C 0+MXCY (MC,M2C)特殊特殊K析出析出 二次硬化，直接析出二次硬化，直接析出 贡献最大贡献最大 （4 4）对）对F F回复再结晶的影响回复再结晶的影响
22、合金元素大都使合金元素大都使F回复与再结晶的过程延缓，其中回复与再结晶的过程延缓，其中Co、Mo、W、Cr、V显著提高显著提高相的再结晶温度；相的再结晶温度；Si、Mn次之；次之；Ni最小。最小。碳钢中，碳钢中，相高于相高于400 开始回复，开始回复，500 开始再结晶，开始再结晶，加入加入2%的的Co时，时，相的再结晶温度可提高到相的再结晶温度可提高到630 。几中合金元素的综合效果更显著。几中合金元素的综合效果更显著。（5 5）对回火脆性的影响）对回火脆性的影响 1）第）第1类回火脆性类回火脆性 脆性脆性特征特征 不可逆；不可逆；300 300 左右左右;与回火后冷速无关；与回火后冷速无关
23、；晶界脆断。晶界脆断。产生产生原因原因Me作用作用 Fe3C薄膜在晶界形成；薄膜在晶界形成；杂质元素杂质元素P、S、Bi等偏聚晶界，等偏聚晶界，晶界强度。晶界强度。Mn、Cr脆性；脆性；V、Al改善脆性；改善脆性；Si 脆性温度区脆性温度区.2 2）第）第2 2类回火脆性类回火脆性 脆性脆性特征特征 可逆；可逆；450 650；回火后慢冷产生，快冷抑制；回火后慢冷产生，快冷抑制；晶界脆断晶界脆断.产生产生原因原因 杂质杂质Sb、S、As或或N、P等偏聚晶界；等偏聚晶界；形成网状或片状化合物形成网状或片状化合物,晶界强度。晶界强度。高于回脆温度，杂质扩散离开晶界或化高于回脆温度，杂质扩散离开晶界
24、或化合物分解；快冷抑制杂质元素扩散。合物分解；快冷抑制杂质元素扩散。Me作用作用 N、O、P、S、As、Bi等是脆化剂；等是脆化剂；Mn、Ni与杂质元素共偏聚，是促进剂；与杂质元素共偏聚，是促进剂；Cr促进其它元素偏聚，助偏剂；促进其它元素偏聚，助偏剂；Mo、W、Ti抑制其它元素偏聚，清除剂抑制其它元素偏聚，清除剂 小小 结结 材料学核心是合金化基本原理材料学核心是合金化基本原理，这是材料这是材料强韧强韧化矛盾的主要因素化矛盾的主要因素。要真正理解要真正理解“合金元素的作用，主要在于对合合金元素的作用，主要在于对合金材料相变过程的影响，而良好的作用只有在合金材料相变过程的影响，而良好的作用只有
25、在合适的处理条件下才能得到体现。适的处理条件下才能得到体现。”掌握了合金元素作用及其在加工过程中的演掌握了合金元素作用及其在加工过程中的演化规律，才能更好地理解各类钢设计与发展，才化规律，才能更好地理解各类钢设计与发展，才能更好地开发新工艺、新材料。能更好地开发新工艺、新材料。合金化合金化设计设计K类型类型及性质及性质K形成形成规律规律对对相图相图影响影响对对C线线的影响的影响组织组织设计设计Me对过对过程影响程影响Me对工对工艺性艺性作用作用强韧化强韧化矛盾矛盾演化规律演化规律钢钢强化强化基本机理基本机理合金合金韧化韧化基本途径基本途径1.6 1.6 微量元素在钢中的作用微量元素在钢中的作用
26、常见微量元素常见微量元素 O O、N N、B B、V V、TiTi微合金化微合金化B N V Ti Zr Nb RE改善切削加工性改善切削加工性S Se Bi Pb Ca净化、变质净化、变质Ti Zr RE Ca有害有害P S As Sn Pb净化净化作用作用 脱氧，去氮，降氢，减少非金属夹杂物脱氧，去氮，降氢，减少非金属夹杂物 改善夹杂物类型及分布改善夹杂物类型及分布变质变质作用作用降低形核功，增大形核率降低形核功，增大形核率阻碍晶粒长大阻碍晶粒长大夹杂物理想形态是球形夹杂物理想形态是球形改变改变夹杂物夹杂物有益作用有益作用有害作用有害作用偏析偏析晶界晶界吸附吸附P S As Sn Pb微合
27、金钢中的合金元素微合金钢中的合金元素影响钢相变的元素影响钢相变的元素 Mn Mo Cr Ni 降低相变温度、细化组织等降低相变温度、细化组织等形成形成C N化合物的元素化合物的元素 V Ti Nb 影响影响C N化合物的析出、细化晶粒、细化化合物的析出、细化晶粒、细化P组织等组织等1.7 1.7 金属材料的环境协调性设计金属材料的环境协调性设计 目前世界上金属材料及其合金的种类大约有三目前世界上金属材料及其合金的种类大约有三千多种。千多种。材料的废弃物再生循环很困难材料的废弃物再生循环很困难 可再生循环设计已成为钢铁材料设计的一个可再生循环设计已成为钢铁材料设计的一个重要原则。传统的思路和方法
28、应该更新。应该发重要原则。传统的思路和方法应该更新。应该发展少品种、泛用途、多目的的标准合金系列。所展少品种、泛用途、多目的的标准合金系列。所以就出现了通用合金和简单合金的概念。以就出现了通用合金和简单合金的概念。1.7.1 1.7.1 通用合金与简单合金通用合金与简单合金 通用通用合金合金 又称为泛用性合金。这种通用又称为泛用性合金。这种通用合金能满足通用性能，合金在具体合金能满足通用性能，合金在具体用途中的性能要求则可以通过不同用途中的性能要求则可以通过不同的热处理等方法来实现。的热处理等方法来实现。Fe-Cr-Ni、Fe-Cr-Mn钢钢.通过改通过改变变Fe、Cr、Ni（Mn）的相对含量
29、，）的相对含量，其组织结构和性能也可以在很大范其组织结构和性能也可以在很大范围内变化。围内变化。Cr-Mo钢钢,耐热钢耐热钢 简单简单合金合金 组元组成简单的合金系就叫组元组成简单的合金系就叫做简单合金。简单合金在成分设做简单合金。简单合金在成分设计上有几个特点：计上有几个特点：合金组元简单，再生循环过合金组元简单，再生循环过程中容易分选；程中容易分选；原则上不加入目前还不能用原则上不加入目前还不能用精炼方法除去的元素；精炼方法除去的元素；尽量不使用环境协调性不好尽量不使用环境协调性不好的合金元素。的合金元素。两个两个基本基本原则原则 （1 1）在维持合金高性能的前提）在维持合金高性能的前提下
30、，尽量减少合金组元数；下，尽量减少合金组元数；（2 2）获得合金高性能时，以控）获得合金高性能时，以控制显微组织作为加入合金元素的替制显微组织作为加入合金元素的替代方法。代方法。这种设计合金的思路叫这种设计合金的思路叫省合金化设计或最小省合金化设计或最小合金化法合金化法。简单合金的主要用途是代替大量消。简单合金的主要用途是代替大量消费的金属结构件材料。费的金属结构件材料。Si-Mn合金钢就是目前重点开发的一合金钢就是目前重点开发的一种普通的简单合金。可以通过各种热处种普通的简单合金。可以通过各种热处理获得不同的组织结构，如理获得不同的组织结构，如F+P、F+B、B+M、B、M等，等，得到不同强
31、度、塑得到不同强度、塑性配比的性能，以满足各种用途。性配比的性能，以满足各种用途。Si和和Mn作为主要合金元素，在地球上作为主要合金元素，在地球上储量相当大，并容易提取。是一个有前储量相当大，并容易提取。是一个有前途的环境材料系列。在汽车薄板和冲压途的环境材料系列。在汽车薄板和冲压件上得到了广泛的应用件上得到了广泛的应用典典型型例例子子1.7.2 1.7.2 环境协调性合金设计环境协调性合金设计环境协调性合金的成分设计环境协调性合金的成分设计 尽量不使用环境协调性不好的元素。即将枯竭性元素尽量不使用环境协调性不好的元素。即将枯竭性元素和对生态环境和对生态环境 人体有较大毒害作用的元素。人体有较
32、大毒害作用的元素。对人体毒害作用比较大的元素有对人体毒害作用比较大的元素有Cr、As、Pb、Ni、Hg等。含有这些元素的材料废弃后，会造成空气、土壤等。含有这些元素的材料废弃后，会造成空气、土壤的污染，直接危害人体或通过生物链对人体造成毒害。的污染，直接危害人体或通过生物链对人体造成毒害。因此，在材料设计过程中就要考虑到材料对生态环境的因此，在材料设计过程中就要考虑到材料对生态环境的影响，其中无铅钎焊合金的研究开发就是典型的例子影响，其中无铅钎焊合金的研究开发就是典型的例子性能环境负荷比性能环境负荷比 环境负荷是一个资源、能源、三废的综合数环境负荷是一个资源、能源、三废的综合数据。金属材料各种
33、表面技术的环境影响差别也是据。金属材料各种表面技术的环境影响差别也是较大的。表面技术处理涉及到表面处理过程中的较大的。表面技术处理涉及到表面处理过程中的能源消耗、资源消耗和废弃物排放能源消耗、资源消耗和废弃物排放.从总体趋势上说，对环境影响的强弱而言，从总体趋势上说，对环境影响的强弱而言，按电子束表面处理按电子束表面处理电火花表面处理电火花表面处理激光表面激光表面处理处理加热处理加热处理气体表面渗碳处理气体表面渗碳处理火焰表面火焰表面处理处理离子化学热处理，从弱到强排列离子化学热处理，从弱到强排列.钢的冶金质量钢的冶金质量 一、钢的低倍缺陷一、钢的低倍缺陷 疏松、缩孔残余、偏析、气泡、发纹、白点疏松、缩孔残余、偏析、气泡、发纹、白点弱面弱面二、钢的高倍缺陷带状组织、液析、非金属夹杂物带状组织、液析、非金属夹杂物钢中的硫化锰（钢中的硫化锰（MnS）直接从钢液中结晶出直接从钢液中结晶出共晶碳化物或析出一次共晶碳化物或析出一次碳化物碳化物-液析液析。三、断口分析三、断口分析 纤维状断口、结晶状断口、瓷状断口、纤维状断口、结晶状断口、瓷状断口、层状断口、萘状断口、石状断口层状断口、萘状断口、石状断口35CrNiMo35CrNiMo钢过热石状断口钢过热石状断口石状断口的微观形态石状断口的微观形态 50005000
