特殊钢中碳化物控制

1 特殊钢中的碳化物

1．1 碳化物及其分析方法

1．1．1 碳化物的定义

1．1．2 碳化物的分类

1．1．3 碳化物的分析方法

1．2 特殊钢中碳化物形成的热力学分析

1．2．1 奥氏体热作模具钢中碳化物形成热力学分析

1．2．2 8Cr13MoV钢中碳化物形成热力学分析

1．2．3 高速钢中碳化物形成热力学分析

1．2．4 H13热作模具钢中碳化物形成热力学分析

1．2．5 Cr5轧辊钢中碳化物形成热力学分析

1．2．6 GCr15轴承钢中碳化物形成热力学分析

1．3 碳化物生长特征及形貌分析

1．3．1 碳化物的形貌分析

1．3．2 一次碳化物的形成特征

1．3．3 二次碳化物的析出长大行为

1．4 碳化物对钢材性能的影响及其控制方法

1．4．1 电渣重熔对钢中一次碳化物的影响

1．4．2 碳化物对钢材性能的影响

1．4．3 碳化物的控制方法

参考文献

2 电渣重熔工艺中一次碳化物的控制

2．1 电渣重熔工艺中一次碳化物的控制因素

2．1．1 熔速对一次碳化物析出的影响

2．1．2 充填比对一次碳化物析出的影响

2．1．3 冷却制度对一次碳化物析出行为的影响

2．2 定向凝固电渣重熔技术对碳偏析的影响

2．2．1 定向凝固电渣重熔对枝晶间距的影响

2．2．2 电渣锭枝晶生长形貌分析

2．2．3 电渣定向凝圆对碳偏析的影响

2．3 定向凝固电渣重熔技术控制钢中碳化物

2．3．1 定向凝固对碳化物尺寸和数量的影响

2．3．2 定向凝固对碳化物三维形貌的影响

2．3．3 定向凝固电渣重熔电渣绽性能分析

参考文献

3 轧制工艺中碳化物的控制

3．1 开坯及高温扩散退火工艺对碳化物的影响

3．1．1 开坯工艺对一次碳化物的影响

3．1．2 电渣锭高温扩散退火对一次碳化物的影响

3．1．3 热轧板高温扩散退火对一次碳化物的影响

3．1．4 高温扩散退火对高碳钢网状碳化物的影响

3．2 热轧工艺对碳化物的影响

3．2．1 热轧变形量对碳化物的影响

3．2．2 热轧变形温度对碳化物的影响

3．2．3 轧制温度对GCr15轴承钢中网状碳化物的影响

3．3 冷轧工艺对碳化物的影响

3．3．1 冷轧板材碳化物与组织分析

3．3．2 碳含量对冷轧板中碳化物影响

3．3．3 冷轧板材厚度对碳化物的影响

3．3．4 冷轧变形量对钢材性能的影响

参考文献

4 热处理工艺对钢中碳化物的影响

4．1 球化退火工艺对碳化物的影响

4．1．1 球化退火过程碳化物的演变

4．1．2 奥氏体化保温时间（t1）对碳化物及钢性能的影响

4．1．3 球化期保温时间（t2）对碳化物及钢性能的影响

4．1．4 冷却速率对碳化物及钢性能的影响

4．2 淬火工艺对碳化物的影响

4．2．1 8Cr13MoV钢特征相变点的测定

4．2．2 奥氏体化温度和冷却制度对钢中碳化物影响

4．2．3 淬火过程碳化物和组织演变

4．2．4 淬火工艺对钢材性能的影响

4．3 回火工艺对碳化物的影响

4．3．1 回火温度对碳化物和组织的影响

4．3．2 回火温度对力学性能的影响

4．3．3 回火温度对腐蚀性能的影响

4．4 辊锻热处理对碳化物的影响

4．4．1 辊锻热处理工艺对晶粒尺寸的影响

4．4．2 辊锻热处理对碳化物的影响

4．4．3 辊锻热处理对刀具锋利性能的影响

参考文献

5 镁元素对H13钢中碳化物的影响

5．1 H13钢中含镁夹杂物的形成和去除

5．1．1 含镁夹杂物物理性能的研究

5．1．2 氧化铝、镁铝尖晶石夹杂物颗粒间聚集和长大特性

5．1．3 夹杂物的长程引力特性及其作用范围

5．1．4 镁对电渣重熔H13钢中夹杂物的影响

5．2 含镁夹杂物对碳化物的影响分析

5．2．1 镁对H13钢中碳化物的影响

5．2．2 镁在H13电渣绽中偏聚的作用

5．2．3 镁细化及球化碳化物机理分析

5．3 热处理对含镁H13钢中碳化物类型及分布的影响

5．3．1 H13钢热处理过程碳化物的演变

5．3．2 镁对退火处理后H13钢中碳化物类型及分布的影响

5．3．3 镁对淬回火处理后H13钢中碳化物类型及分布的影响

5．4 镁对H13模具钢力学性能的影响

5．4．1 镁对H13模具钢相变规律的影响

5．4．2 镁对H13模具钢热稳定性的影响

5．4．3 镁对退火后H13模具钢力学性能影响研究

5．4．4 镁对淬回火后H13模具钢性能的影响

5．4．5 镁对H13模具钢耐磨性能的影响

参考文献

6 稀土元素对钢中碳化物的影响

6．1 稀土对电渣前后钢中夹杂物行为的影响

6．1．1 稀土含量对夹杂物数量及形貌的影响

6．1．2 稀土含量对夹杂物形貌和成分的影响

6．1．3 稀土元素对钢组织的影响

6．2 稀土夹杂物对碳化物的影响

6．2．1 稀土夹杂物对奥氏体热作模具钢中碳化物的影响

6．2．2 稀土夹杂物对碳化物的影响

6．3 热处理对稀土奥氏体热作模具钢中碳化物的影响

6．3．1 稀土微合金化奥氏体热作模具钢组织

6．3．2 稀土奥氏体热作模具钢晶界的影响

6．4 稀土对奥氏体热作模具钢力学性能的影响

参考文献

7 氮元素对钢中碳化物的影响

7．1 氮对奥氏体热作模具钢析出相影响的热力学分析

7．1．1 氮对析出相析出温度的影响

7．1．2 氮对奥氏体热作模具钢析出相成分的影响

7．2 氮对退火态电渣锭组织和析出相的影响

7．2．1 氮对退火态电渣绽枝晶的影响

7．2．2 氮对电渣绽析出相的影响

7．3 热处理工艺对含氮奥氏体模具钢中组织和析出相的影响

7．3．1 固溶热处理对钢中碳化物的影响

7．3．2 时效热处理对钢中碳化物的影响

7．3．3 热处理工艺对含氮奥氏体模具钢性能的影响

参考文献

8 钛对高碳合金钢碳化物控制作用的可行性分析

8．1 钛对铸态钢中碳化物的影响

8．1．1 钛对碳化物类型的影响

8．1．2 钛对碳化物成分的影响

8．1．3 钛对碳化物形貌的影响

8．2 钛对锻造和球化退火后钢中碳化物的影响

8．2．1 钛对锻造后钢中碳化物的影响

8．2．2 钛对球化退火后钢中碳化物的影响

8．3 钛处理高碳合金钢的可行性分析

8．3．1 钛对高碳合全钢中碳化物的影响机理

8．3．2 钛处理高碳合金钢的可行性

参考文献

《特殊钢中碳化物控制》系统阐述了特殊钢生产中在电渣重熔、轧制和热处理过程中碳化物的演变与控制，以及稀土、镁、氮、钛等合金元素作为异质形核剂进行合金化处理对特殊钢中碳化物的影响。《特殊钢中碳化物控制》可供冶金、材料等领域的科研、生产、教学、管理人员阅读参考。

碳化物是指，碳与电负性比它小的或者相近的元素（除氢外）所生成的二元化合物，碳化物都具有较高的熔点，大多数碳化物都是碳与金属在高温下反应得到的。

碳化钙（CaC₂，俗称电石）、碳化铬（

碳化硼（

碳化物间充型碳化物

又称金属型碳化物,主要是d过渡元素，特别是ⅥB、ⅦB族及铁系元素与碳形成的二元化合物。其结构特点是碳原子充填在密堆积金属晶格的四面体孔穴中,不影响金属的导电性。对于原子半径大于1.3埃的金属，碳原子不会使金属晶格变形，只使晶格更紧密坚实。这些金属的碳化物具有极高的熔点和硬度，如碳化钽和碳化钨等。对于原子半径小于130pm的金属,碳原子使原金属晶格变形,碳的原子链贯穿在变形的金属结构中，如铬、锰、铁、钴和镍的碳化物。这些金属的碳化物的性质介于离子型和间充型之间，有较高的熔点和硬度，也能被水和酸分解生成烃类和氢的混合物。

碳化物共价型碳化物

主要是硅和硼的碳化物，如碳化硅和碳化硼。在这些碳化物中，碳原子与硅、硼原子以共价键结合，属原子晶体。它们具有高硬度、高熔点和化学性质稳定的特点。

这三类碳化物可由金属、硅、硼或它们的氧化物在2000℃的高温下与碳或烃类反应制得。

碳化物离子型碳化物

离子型碳化物中以碳化钙最有用，主要做乙炔的原料。间充型碳化物主要用作耐高温、高硬度的特殊结构材料和高速切削工具材料，如碳化钽和碳化钨。共价型碳化物主要用作磨料，如碳化硅、碳化硼等。

所谓共晶碳化物不均匀度，是指莱氏体钢在铸造钢锭时所生成的网状共晶碳化物，通过压力加工使其网变形和破碎的程度，以及堆积在网上的碳化物其分散性得到改善的程度，莱氏体钢进行淬火处理时，溶于基体的碳化物不是粗大或较粗大的共晶碳化物，而是在临界温度析出的细小的二次碳化物或者共析碳化物，这些碳化物不属于考核对象，因为它们多分布于基体上，而不是在共晶碳化物的网上或者条带中，它们对共晶碳化物的不均匀度不作贡献，这就是说，检验样品经淬回火处理没有改变共晶碳化物的分布状况，即没有改变共晶碳化物的不均匀度，因此退火状态同淬回火状态下的共晶碳化物的不均匀度在理论上应该是一致的，但是，我们应该注意，试样经过淬回火处理后，检验样品原有表面(退火态下的受检面)有轻度氧化，因此，淬回火的样品在固定检测区中的检验面不完全是退火态下的同一表面，故两种热处理状态下同一样品的检验视场不完全是同一视场，导致两种状态不同一样品的碳化物分布状态不完全相同，但由于是轻度氧化两种热处理状态下的检验面为相邻的两层表面，碳化物的分布状况不会有大的变化，加之共晶碳化物的显露没有受到热处理状态的影响，所以，两种热处理状态下碳化物的分在由的不均匀性基本相当，共晶碳化物的不均匀度没有改变，用同一样品、同一评级图片对两种状态下的碳化物不均匀度评级、检验结果应该相同。

.采用5%HNO₃-H₂O溶液作浸蚀，可以清晰显示具有莱氏体组织成分的钢种的共晶碳化物不均匀度。在退火状态下直接检验共晶碳化物不均匀度具有在淬回火状态下检验相同、一致的结果，这种检验方法，工艺简单、节约高效、检验结果准确可靠，可以在生产检验中推行。