铁基合金
简介
严格来说，钢铁材料也属于铁基合金，但工程上通常将两者区别开来。铁基合金是指那些刻意加入金属合金元素，形成置换固溶体的合金，非金属碳引起的所有强化效应是次要的。最典型的时效硬化型铁基合金是马氏体时效钢（18Ni型）。其碳的质量分数极低，不超过0.03%，加入大量的Ni，空冷至室温就能获得板条马氏体，因碳的质量分数低，马氏体强度硬度并不高，但韧性良好。在450～500℃时效处理，合金元素首先在位错处偏聚形成“气团”，再以“气团”为核心析出Ni2M、Ni3M（M代表其他金属合金元素）型金属间化合物，沉淀强化使钢的屈服强度提高到1400～3500MPa。马氏体时效钢有3种强化机制：沉淀强化、固溶强化和相变强化（马氏体），其中沉淀强化的贡献最大。沉淀强化效果来自：（1）溶质原子向位错偏聚；（2）大量细小、弥散分布、高硬度的金属间化合物。
评价
锰、铬、钼、钨、钛、铌、钽等在钢中能与碳形成化合物的元素，称为碳化物形成元素。这类元素中，与碳亲和力很强的元素，如Ti、Nb、Zr等在钢中形成结构简单、熔点高、硬度高、稳定性高的碳化物，如TiC、NbC、ZrC等，称为强碳化物形成元素，与碳亲和力弱的元素，如Mn、Cr、Mo等，称为弱碳化物形成元素。这些元素可溶于铁素体，形成合金铁素体，同时还可溶于渗碳体，形成合金渗碳体，如（Fe·Mn）3C、（Fe·Cr）3C、（Fe·Mo）3C等。弱碳化物形成元素，在含量高时，可形成结构复杂的碳化物，如Cr7C3、Cr23C6等。从渗碳体、合金渗碳体、复杂结构碳化物、到简单结构碳化物稳定性依次增加。固溶强化 合金元素溶于铁素体时，有固溶强化作用。合金元素的晶格类型、原子直径与α-Fe不同或相差较大时，对铁素体的强化作用较为明显，反之则强化作用较弱。所以不同元素随含量增加对铁素体的硬度增加的贡献不同，如图所示。合金元素使铁素体固溶强化的同时，特别是合金元素含量增高的情况下，往往因铁素体晶格畸变严重，又使韧性塑性下降，如图所示。所以，要使钢具有高的综合性能，钢中加入的合金元素，应是多元少量，而不是某一元素加得越多越好奥氏体溶有合金元素时，其中合金元素的原子扩散能力小，而且还降低奥氏体中铁、碳原子的扩散能力，因而使奥氏体稳定性增高，不容易向珠光体转变。反映在C曲线上，使C曲线右移（Co元素例外）而使淬火临界冷却速度减小，提高淬透性。因此，合金钢不仅可提高整体截面力学性能，而且可以减小淬火变形和开裂的危险性。但是，合金元素使C曲线右移的同时，降低了Ms点。Ms点降低，会使合金钢淬火后的残余奥氏体量增加，对提高硬度和耐磨性不利。[1]