钢中的碳化物 钢中的基本强化相,其种类、数量、形状、大小及其在 基体中的分布等,对钢的力学性能和工艺性能有强烈影响。 1、形成规律 属于间隙相,具有金属性,过渡族金属与碳作用形成 过渡族金属元素的原子均有一个未填满的次d电子层。 当形成碳化物时,碳原子的外层电子填入该次d电子层中, 产生强的金属键(所以有金属性),也有可能产生部分共价键。 D层愈未填满,则金属与碳的结合力愈强,即形成碳化 物的能力愈强,所形成的碳化物愈稳定。 同一周期中,从左至右,原子序数增加,次d层电子填 满程度增加,金属原子与碳原子的结合力下降,所形成的c, N化物的稳定性减小,同一族中这种变化不甚明显
三、钢中的碳化物 钢中的基本强化相，其种类、数量、形状、大小及其在 基体中的分布等，对钢的力学性能和工艺性能有强烈影响。 1、形成规律 属于间隙相，具有金属性，过渡族金属与碳作用形成。 过渡族金属元素的原子均有一个未填满的次d电子层。 当形成碳化物时，碳原子的外层电子填入该次d电子层中， 产生强的金属键(所以有金属性)，也有可能产生部分共价键。 D层愈未填满，则金属与碳的结合力愈强，即形成碳化 物的能力愈强，所形成的碳化物愈稳定。 同一周期中，从左至右，原子序数增加，次d层电子填 满程度增加，金属原子与碳原子的结合力下降，所形成的C， N化物的稳定性减小，同一族中这种变化不甚明显
碳化物形成元素在元素周期表中的位置 第四周期 Ti v Cr Mn Fe 第五周期 zr Nb Mo 第六周期 Hf Ta w 按照C化物形成元素所一成的碳化物稳定程度由强到 弱排序为: Hf, Zr, Ti, Ta, Nb, V,W, Mo, Cr, Mn, Fe Zr,Ti,Nb,V—一强碳化物形成元素。 W,Mo,Cr——中等强度碳化物形成元素 Mn,Fe弱碳化物形成元素,但Mn极易溶入Fe3c 中,无独立碳化物出现
碳化物形成元素在元素周期表中的位置 IV V VI Ⅶ Ⅷ 第四周期 Ti V Cr Mn Fe 第五周期 Zr Nb Mo 第六周期 Hf Ta W 按照C化物形成元素所一成的碳化物稳定程度由强到 弱排序为： Hf，Zr，Ti，Ta，Nb，V，W，Mo，Cr，Mn，Fe Zr，Ti，Nb，V——强碳化物形成元素。 W，Mo，Cr——中等强度碳化物形成元素。 Mn，Fe——弱碳化物形成元素，但Mn极易溶入Fe3C 中，无独立碳化物出现
2、C化物分类(按晶格类型) a、当rrm>0.59(r为碳原子半径,rm为合金元素的原 子半径),复杂点阵结构碳化物,Cr、Mn、Fe属此类, 有cr23C6(复杂立方),CrC(复杂六方),Fe3C(交晶系) 等。 b、当rrm<0.59,简单点阵碳化物(间隙相),Mo W、V、Ti、Nb、Ta,Zr属此类,形成的c化物是: Mc型:Wc,Vc,TiC,NbC,TaC,Zrc(NaC型 面心立方) M2C型:W2C,Mo2C,Ta2C C、当合金元素含量不足以形成自己特有的碳化物时, 则形成M6C型(复杂六方)的合金碳化物,如;FeW3C, Fe4W2C, Fe4W2C, Fe3Mo3C d、当Me含量很少时,形成合金渗碳体:Me置换Fe3C 中的Fe形成,如:(Fecr)3C,(FeMn)3C;
2、C化物分类（按晶格类型） a、当rc/rm>0.59（rc为碳原子半径，rm为合金元素的原 子半径） ，复杂点阵结构碳化物，Cr、Mn、Fe属此类， 有Cr23C6 (复杂立方) ，Cr7C3(复杂六方)，Fe3C (正交晶系) 等。 b、当rc/rm<0.59，简单点阵碳化物（间隙相），Mo、 W、V、Ti、Nb、Ta，Zr属此类，形成的C化物是： MC型：WC，VC，TiC，NbC，TaC，ZrC（NaCl型 面心立方) M2C型：W2C，Mo2C，Ta2C C、当合金元素含量不足以形成自己特有的碳化物时， 则形成M6C型(复杂六方)的合金碳化物，如；Fe3W3C， Fe4W2C，Fe4W2C，Fe3Mo3C； d、当Me含量很少时，形成合金渗碳体：Me置换Fe3C 中的Fe形成，如：(FeCr)3C，(FeMn)3C；
3、多种碳化物形成元素共存时,碳化物的形成规律 (1)含碳量较低时,强碳化物形成元素优先与 碳结合,弱碳化物元素只能溶入固溶体中。 (2)含碳量较高时,碳化物形成元素按照从强 到弱的次顺形成碳化物。 依次形成Mce3M。3郎FeW3C),C·将 如钢中含有Mo、W、Cr时,随含碳量增加 crC3,Fe3C
3、多种碳化物形成元素共存时，碳化物的形成规律 （1）含碳量较低时，强碳化物形成元素优先与 碳结合，弱碳化物元素只能溶入固溶体中。 （2）含碳量较高时，碳化物形成元素按照从强 到弱的次顺形成碳化物。 如钢中含有Mo、W、Cr时，随含碳量增加，将 依次形成M6C(Fe3Mo3C或Fe3W3C)，Cr23C6， Cr7C3，Fe3C
4、碳化物的特性 (1)硬度高:比相应的纯金属高出数十倍~上百倍。 (2)熔点高:特别是MX型和M2X型碳化物,熔点约 3000°C左右。 碳化物硬高愈高,熔点愈高,稳定性愈强。 碳化物的稳定性由弱到强的顺序是 Fe3C, M23C6, MC, M2C, MC 纯金属与碳化物的硬度及熔点 纯金属」Ti№ b zr v Mo w cr a-Fe 硬度 (HV 23030030014035040022080 碳化物Tc№ bc Zrc VCMo2 c Wc Cr22 C6 Fec 硬度 (HV 320020552840|2094148017301650860 熔点 )/31403480335028302410275515801650
4、碳化物的特性 （1）硬度高：比相应的纯金属高出数十倍～上百倍。 （2）熔点高：特别是MX型和M2X型碳化物，熔点约 3000℃左右。 碳化物硬高愈高，熔点愈高，稳定性愈强。 碳化物的稳定性由弱到强的顺序是： Fe3C，M23C6，M6C，M2C，MC 纯金属与碳化物的硬度及熔点 纯金属 Ti Nb Zr V Mo W Cr α- Fe 硬度 （HV） 230 300 300 140 350 400 220 80 碳化物 TiC NbC ZrC VC Mo2C WC Cr23C6 Fe3C 硬度 （HV） 3200 2055 2840 2094 1480 1730 1650 860 熔点 （℃） 3140 3480 3350 2830 2410 2755 1580 1650