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  • 鋼中常見的碳化物
      發布時間:2023年10月21日 點擊數:

      碳化物是鋼中的重要組成相之一。碳化物類型、大小、形狀和分布對材料的性能有極其重要的影響。碳化物在鋼中的穩定性取決于金屬元素與C親和力的大小,即主要取決于其d層電子數,d層電子越少,則金屬元素與C的結合強度越大,在鋼中的穩定性也越大。應該指出,碳化物在鋼中的穩定性并不是單純由d層電子數來決定的,生成碳化物時的熱效應也會影響碳化物的穩定性。一般來說,碳化物的生成熱越大,所生成的碳化物也越穩定。碳化物具有高硬度、脆性的特點。從高硬度看,碳化物具有共價鍵;但是碳化物具有正的電阻溫度系數,說明碳化物具有金屬的特性,保持著金屬鍵,所以一般認為碳化物具有混合鍵,且金屬鍵占優勢。根據合金元素和C的作用可分為碳化物形成元素和非碳化物形成元素兩大類。

      按照碳化物形成能力由強到弱排列,常用的碳化物形成元素有:Ti、Zr、Nb、V;Mo、W、Cr;Mn、Fe等。它們都是過渡族元素。過渡族金屬元素可依其與C的結合強度的大小分類:

     ?、賂i、Zr、Nb、V是強碳化物形成元素;

     ?、赪、Mo、Cr是中等強度碳化物形成元素;

     ?、跰n和Fe屬于弱碳化物形成元素。

      不同合金元素和C形成的碳化物類型不同,鋼中常見的碳化物主要有如下幾種。

      M3C型:如 Fe3C、Mn3C,通常也稱為滲碳體。正交點陣結構,單位晶胞中有12個 Fe(Mn)原子、4個C原子。M7C3型:如Cr7C3。復雜六方點陣結構,單位晶胞中有56個金屬元素(M)原子、24個C原子??梢孕纬蓮秃咸蓟?,即(Cr,Fe, Mo…)7C3。M23C6型:如 Cr23C6,常出現在 Cr含量較高的鋼中。復雜立方點陣結構,單位晶胞中有92個M原子、24個C原子。一般情況下,單元的碳化物比較少,部分Cr原子可由Mn、Fe等原子替代而形成復合碳化物。M2C型:如 Mo2C、W2C。密排六方點陣結構,單位晶胞中有6個M原子,3個C原子。MC型:如VC、TiC、NbC,簡單面心點陣結構;而 MoC、WC 是簡單六方點陣結構。一般情況下往往有空位,所以其一般式為MCx,x≤1,例V4C3,x=0.75。M6C型:如Fe3W3C、Fe3Mo3C、Fe4W2C等,它不是金屬型的碳化物。M6C型具有復雜立方點陣結構,單位晶胞中有96個M原子、16個C原子。這類碳化物常在含W、Mo合金元素的合金鋼中出現,其一般式為(W,Mo,Fe)6C。

      根據以上碳化物結構類型可分為兩大類型:簡單點陣結構和復雜點陣結構。屬于簡單點陣結構的有M2C型、MC 型,其特點是硬度較高、熔點較高、穩定性較好。復雜點陣結構的有 M23C6型、M7C3型、M3C型,相對于簡單點陣結構的碳化物來說,其特點是硬度較低、熔點較低、穩定性較差。值得指出的是M6C型碳化物,M6C型碳化物是復雜點陣結構,但是從性能上接近簡單點陣結構,穩定性要比 M23C6型、M7C3型好。

                                                                                                                             文章來自網絡

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