3-微合金元素在钢中的作用
钢材中各元素对性能性的影响
钢材中各元素对性能性的影响1、碳（C)：钢中含碳量增加,屈服点和抗拉强度升高，但塑性和冲击性降低，当碳量0。
23％超过时，钢的焊接性能变坏，因此用于焊接的低合金结构钢,含碳量一般不超过0。
20％.碳量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力，在露天料场的高碳钢就易锈蚀；此外，碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性。
2、硅（Si):在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂，所以镇静钢含有0。
15－0。
30%的硅。
如果钢中含硅量超过0.50-0。
60%,硅就算合金元素。
硅能显著提高钢的弹性极限，屈服点和抗拉强度，故广泛用于作弹簧钢.在调质结构钢中加入1。
0－1.2%的硅，强度可提高15－20%。
硅和钼、钨、铬等结合，有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用，可制造耐热钢。
含硅1－4%的低碳钢，具有极高的导磁率，用于电器工业做矽钢片.硅量增加，会降低钢的焊接性能。
3、锰（Mn）：在炼钢过程中,锰是良好的脱氧剂和脱硫剂，一般钢中含锰0。
30—0。
50％,在碳素钢中加入0.70％以上时就算“锰钢",较一般钢量的钢不但有足够的韧性，且有较高的强度和硬度，提高钢的淬性,改善钢的热加工性能，如16Mn钢比A3屈服点高40%.含锰11－14%的钢有极高的耐磨性，用于挖土机铲斗，球磨机衬板等。
锰量增高，减弱钢的抗腐蚀能力,降低焊接性能.4、磷（P）：在一般情况下，磷是钢中有害元素，增加钢的冷脆性，使焊接性能变坏，降低塑性,使冷弯性能变坏。
因此通常要求钢中含磷量小于0。
045％，优质钢要求更低些。
5、硫（S)：硫在通常情况下也是有害元素。
使钢产生热脆性，降低钢的延展性和韧性，在锻造和轧制时造成裂纹。
硫对焊接性能也不利，降低耐腐蚀性。
所以通常要求硫含量小于0.055%，优质钢要求小于0.040%.在钢中加入0。
08-0.20％的硫,可以改善切削加工性，通常称易切削钢.6、铬(Cr)：在结构钢和工具钢中，铬能显著提高强度、硬度和耐磨性，但同时降低塑性和韧性。
合金元素在钢铁中的存在形式及其影响
合金元素在钢铁中的存在形式及其影响一、碳碳是钢铁中的重要元素，它是区分钢铁的主要标志之一。
在决定钢号时，往往注意到碳的含量，碳对钢铁的性能起决定性的作用。
由于碳的存在，才能将钢进行热处理，才能调节和改变其机械性能。
当碳含量在一定范围内时，随着碳含量的增加，钢的硬度和强度得到提高，其塑性韧性下降；反之，则硬度和强度下降，而塑性和韧性提高。
碳在钢铁中的存在形式可分为下列两种：1、化合碳：即碳以化合形态存在。
在钢中主要以铁的碳化物（如Fe3C）和合金元素的碳化物形态存在。
在合金钢中常见的碳化物，如：Mn3C、Cr3C2、WC、W2C、VC、MoC、TiC等，统称为化合碳。
2、游离碳：铁碳固溶体中的碳、无定形碳、石墨碳、退火碳等统称为游离碳。
高碳钢经退火处理时也会有部分游离碳析出。
在铸铁中的碳，除了极少量固溶于铁素体外，常常以游离形态或化合形态，或二者并存的形态存在。
化合碳与游离碳总和称为总碳量。
在分析游离碳较多的铸铁等试样时，应特别注意样品的代表性和均匀性。
游离碳一般不和酸起作用，而化合碳能溶于酸中，借此性质可分离游离碳。
碳化铁容易溶解在各种酸中，并容易被空气所氧化，但是碳化铁不溶于冷的和稀的非氧化性酸（硫酸、盐酸）内，大部分碳化物以黑色或深褐色的沉淀而沉降下来，但是，这种沉淀在氧化剂甚至于在空气中的氧参与下都很易溶解，受到浓硫酸、浓硝酸作用时，碳化铁即被分解而析出不同组分的挥发性碳。
大多数合金元素的碳化物难溶于酸内，为使其完全分解，需采取适当的措施，例如：1、在加热的情况下，将钢样用盐酸或硫酸处理，直至金属部分完全溶解，然后小心加入硝酸使碳化物破坏。
2、钢样内如含有稳定的碳化物时，在用硝酸氧化以前，先行蒸发至开始冒硫酸烟（或蒸发硫磷酸至冒硫酸白烟），然后再仔细地滴加浓硝酸。
3、在钢样中含有极稳定的碳化物，用上述方法不能溶解时，可将钢样用热盐酸、硝酸或盐—硝混合酸处理后，再用高氯酸处理。
在高氯酸蒸发的温度（约200℃）下加热，这时全部碳化物即会分解。
钢材中的合金元素含量对其性能的影响
钢材中的合金与杂质含量对其性能的影响一、对钢材一般性能的影响1、碳(C):钢中含碳量增加，屈服点和抗拉强度升高，但塑性和冲击性降低，当碳量0.23%超过时，钢的焊接性能变坏，因此用于焊接的低合金结构钢，含碳量一般不超过0.20%。
碳量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力，在露天料场的高碳钢就易锈蚀；此外，碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性。
2、硅(Si):在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂，所以镇静钢含有0.15－0.30%的硅。
如果钢中含硅量超过0.50-0.60%,硅就算合金元素。
硅能显著提高钢的弹性极限，屈服点和抗拉强度，故广泛用于作弹簧钢。
在调质结构钢中加入1.0－1.2%的硅，强度可提高1 5－20%。
硅和钼、钨、铬等结合，有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用，可制造耐热钢。
含硅1－4%的低碳钢，具有极高的导磁率，用于电器工业做矽钢片。
硅量增加，会降低钢的焊接性能。
优点：(1)提高钢中固溶体的强度和冷加工硬化程度使钢的韧性和塑性降低。
(2) 硅能显著地提高钢的弹性极限、屈服极限和屈强比,这是一般弹簧钢。
(3)耐腐蚀性。
硅的质量分数为15%- 20%的高硅铸铁，是很好的耐酸材料。
含有硅的钢在氧化气氛中加热时，表面也将形成一层SiO2 薄膜，从而提高钢在高温时的抗氧化性。
缺点：使钢的焊接性能恶化。
3、锰(Mn):在炼钢过程中，锰是良好的脱氧剂和脱硫剂，一般钢中含锰0.30－0.50%。
在碳素钢中加入0.70%以上时就算“锰钢”，较一般钢量的钢不但有足够的韧性，且有较高的强度和硬度，提高钢的淬性，改善钢的热加工性能，如16Mn 钢比A3 屈服点高40%。
含锰11－14%的钢有极高的耐磨性，用于挖土机铲斗，球磨机衬板等。
锰量增高，减弱钢的抗腐蚀能力，降低焊接性能。
优点：（1）锰提高钢的淬透性。
（2）锰对提高低碳和中碳珠光体钢的强度有显著的作用。
（3）锰对钢的高温瞬时强度有所提高。
缺点：①含锰较高时，有较明显的回火脆性现象；②锰有促进晶粒长大的作用，因此锰钢对过热较敏感，在热处理工艺上必须注意。
钢中各元素在钢中的作用2018.1.17
钢中各元素在钢中的作用李祥才1、碳碳是对钢的强度贡献最大的元素。
碳溶解在钢中形成间隙固溶体，起固溶强化的作用，另外它与强碳化物形成元素如V、Nb、Ti形成碳化物析出时，起到沉淀强化作用。
碳对钢的强度、硬度、塑性、韧性、脱碳倾向和显微组织都有很大影响，其影响往往超过其他合金元素，并且淬火加热时溶入奥氏体的碳能够提高钢的淬透性，但是碳含量增加时会使钢的塑性、韧性明显变差，增加钢的脱碳倾向，其影响往往超过其他合金元素，因此钢中的碳含量不宜太多。
2、硅硅具有明显的固溶强化作用，它不形成碳化物，基本上以固溶状态存在于钢中，在常用合金元素中，硅的固溶强化作用最强。
硅能改变回火时析出碳化物的数量、尺寸和形态，提高钢的回火稳定性及间接的促进沉淀强化的作用。
并且硅还能显著提高钢的弹性极限、屈服极限和屈强比，故广泛用于作弹簧钢。
但硅含量较高时会明显增加钢的脱碳倾向。
3、锰锰是提高淬透性最有效的合金元素，它溶入铁素体中有固溶强化作用，同时能够改善钢的热处理性能，细化珠光体晶粒，提高钢的强度和硬度。
对弹簧钢而言，锰含量只有大于0.5％时，才有可能使淬火时弹簧钢心部完全转变为马氏体，但当锰含量超过1.5％时，韧性会明显下降，因此Mn在钢中含量不宜太高。
4、铬铬是强碳化物形成元素，Cr作为合金元素加入，可降低钢中碳的活度，改善钢的抗氧化作用，增加钢的抗腐蚀能力，提高钢的强度，显著提高钢的淬透性。
Cr与C有较强的亲和力，含Cr１％左右时，钢中渗碳体以（Fe，Cr）3为主。
Cr元素最突出的优点是能够提高钢中碳扩散的激活能，减少钢的脱碳倾向和晶粒粗化倾向。
锰、铬两种元素的主要作用是提高钢的淬透性，特别是两者共用时淬透性效果更好，典型的钢种如弹簧钢SUP9和SUP9A，Mn、Cr共用，可显著提高该类钢的淬透性。
5、钼钼能使钢的晶粒细化，提高淬透性和热强性能，在高温时可保持足够的强度和抗蠕变能力(长期在高温下受到应力，发生变形，称蠕变)。
(仅供参考)钢铁中各元素的作用
各种元素在钢铁中的作用：
10、钒(V)：钒是钢的优良脱氧剂。钢 中加0.5%的钒可细化组织晶粒，提高 强度和韧性。钒与碳形成的碳化物， 在高温高压下可提高抗氢腐蚀能力。
各种元素在钢铁中的作用：
11、钨(W)：钨熔点高，比重大，是贵 重的合金元素。钨与碳形成碳化钨有 很高的硬度和耐磨性。在工具钢中加 钨，可显著提高工具钢的红硬性和热 强性，常用作切削工具及锻模具材料 使用。
铁的分类：
白口铸铁、可锻铸铁、灰口铸铁、球墨铸 铁、蠕墨铸铁有何不同？
铸铁中的碳以石墨形态析出，若析出 的石墨几乎全部与铁形成碳化三铁时的铸 铁叫白口铸铁、白口铸铁经过石墨化退火 处理后叫可锻铸铁或玛钢、呈条片状时的 铸铁叫灰口铸铁或灰铸铁、呈球状时的铸 铁就叫球墨铸铁、而呈蠕虫状时的铸铁叫 蠕墨铸铁。
各种元素在钢铁中的作用：
6、铬(Cr)：在结构钢和工具钢中， 铬能显著提高强度、硬度和耐磨性， 但同时降低塑性和韧性。铬又能提高 钢的抗氧化性和耐腐蚀性，因而是不 锈钢，耐热钢的重要合金元素。
各种元素在钢铁中的作用：
7、镍(Ni)：镍能提高钢的强度，而 又保持良好的塑性和韧性。镍对酸 碱有较高的耐腐蚀能力，在高温下 有防锈和耐热能力。但由于镍是较 稀缺的资源，故应尽量采用其他合 金元素代用镍、铬元素。
各种元素在钢铁中的作用：
8、钼(Mo)：钼能使钢的晶粒细化，提高淬 透性和热强性能，在高温时保持足够的强 度和抗蠕变能力(长期在高温下受到应力， 发生变形，称蠕变)。结构钢中加入钼，能 提高机械性能，还可以抑制合金钢由于淬 火而引起的脆性，在工具钢中可提高红硬 性。
各种元素在钢铁中的作用：
9、钛(Ti)：钛是钢中强脱氧剂， 它能使钢的内部组织致密，细化晶 粒，降低时效敏感性和冷脆性。改 善焊接性能。在1Cr18Ni9奥氏体不 锈钢中加入适当的钛，可避免晶间 腐蚀。
各种合金元素对钢性能的影响
三、各种合金元素对钢性能的影响目前在合金钢中常用的合金元素有：铬(Cr)，锰(Mn)，镍(Ni)，硅(Si)，硼(B)，钨(W)，钼(Mo)，钒(V)，钛(Ti)和稀土元素(Re)等。
五大元素:硅、锰、碳、磷、硫。
五大杂质元素:氧、氮、磷、硫、氢。
1、碳（C）：钢中含碳量增加，屈服点和抗拉强度升高，但塑性和冲击性降低，当碳量0.23%超过时，钢的焊接性能变坏，因此用于焊接的低合金结构钢，含碳量一般不超过0.20%。
碳量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力，在露天料场的高碳钢就易锈蚀；此外，碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性。
2、硅（Si）：在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂，所以镇静钢含有0.15－0.30%的硅。
如果钢中含硅量超过0.50-0.60%，硅就算合金元素。
硅能显著提高钢的弹性极限，屈服点和抗拉强度，故广泛用于作弹簧钢。
在调质结构钢中加入1.0－1.2%的硅，强度可提高15－20%。
硅和钼、钨、铬等结合，有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用，可制造耐热钢。
含硅1－4%的低碳钢，具有极高的导磁率，用于电器工业做矽钢片。
硅量增加，会降低钢的焊接性能。
硅可提高强度、高温疲劳强度、耐热性及耐H2S等介质的腐蚀性。
硅含量增高会降低钢的塑性和冲击韧性。
3、锰（Mn）：在炼钢过程中，锰是良好的脱氧剂和脱硫剂，一般钢中含锰0.30－0.50%。
在碳素钢中加入0.70%以上时就算“锰钢”，较一般钢量的钢不但有足够的韧性，且有较高的强度和硬度，提高钢的淬性，改善钢的热加工性能，如16Mn钢比A3屈服点高40%。
含锰11－14%的钢有极高的耐磨性，用于挖土机铲斗，球磨机衬板等。
锰量增高，减弱钢的抗腐蚀能力，降低焊接性能。
锰可提高钢的强度，增加锰含量对提高低温冲击韧性有好处。
4、磷（P）：在一般情况下，磷是钢中有害元素，增加钢的冷脆性，使焊接性能变坏，降低塑性，使冷弯性能变坏。
因此通常要求钢中含磷量小于0.045%，优质钢要求更低些。
合金元素对焊接性能的影响
合金元素对焊接性能的影响1、碳（C）：对焊接性及焊缝金属组织性能的影响主要表现在提高强度和硬度，但随着强度和硬度的提高，焊缝金属的塑性、韧性下降。
2、锰（Mn）：来自生铁与脱氧剂。
Mn有很好的脱氧能力，能清除钢中的FeO，还能与S形成MnS，以消除S的有害作用。
这些反应产物大部分进入炉渣而被去除，小部分残留于钢中成为非金属夹杂物。
因此，Mn能改善钢的品质，降低钢的脆性，提高钢的热加工性能。
Mn除了形成MnO和MnS作为杂质存在于钢中以外，在室温下Mn能溶于铁素体中，对钢有一定的强化作用。
3、硅（Si）：来自生铁与脱氧剂。
Si脱氧能力比Mn强，是主要的脱氧剂，能消除FeO夹杂对钢的不良影响。
Si能与FeO作用而形成SiO2，然后进入炉渣而被排除。
Si除了形成SiO2，作为杂质存在于钢中以外，在室温下Si大部分溶于铁素体中，因此Si对钢有强化作用。
4、铬（Cr）：是不锈中的主加元素，Cr与氧生成Cr2O3保护膜，防止氧化，但Cr与C能形成Cr23C6，是导致不锈钢晶间腐蚀的主要原因。
在低合金钢中Cr含量小于1.6%，提高钢的淬透性，不降低钢的冲击韧度。
5、镍（Ni）：在钢中加入镍，可以提高钢的强度和冲击韧度，Ni与Cr配合加入效果更佳。
一般增加低合金钢中的Ni含量会提高钢的屈服强度，但钢中Ni含量较高时热裂纹（主要是液化裂纹）倾向明显增加。
6、钛（Ti）：与O的亲和力很大，以微小颗粒氧化物的形式弥散分布于焊缝中，可以促进焊缝金属晶粒细化。
Ti 与C形成的TiC粒子对焊缝起弥散强化作用。
Ti与B同时加入对焊缝性能的影响最佳，低合金钢中Ti 、B含量的最佳范围Ti =0.01%～0.02%，B=0.002%～0.006%。
7、钼（Mo）：低合金钢焊缝中加入少量的Mo不仅提高强度，同时也能改善韧性。
向焊缝中再加入微量Ti，更能发挥Mo的有益作用，使焊缝金属的组织更加均匀，冲击韧性显著提高。
对于Mo-Ti系焊缝金属，当Mo=0.20%～0.35%,Ti=0.03%～0.05%时，可得到均匀的细晶粒铁素体组织，焊缝具有良好的韧性。
1.1钢中的合金元素
2.扩展γ相区的元素
A4
铜、碳和氮虽然使γ相区扩大，
但在γ铁中有限溶解，如图。
A3
除此之外，其他元素都是缩小γ相区，属于 铁素体形成元素，
11
➢铁素体形成元素
使A3温度上升，A4温度下降.
1.封闭γ相区的元素
铬和钒与α铁无限互
溶，如图.
A4
A3
2.缩小γ相区元素
其他元素与α铁都是有限溶解。
如图。
A4
制备工艺
合金钢
性能
5
第一节 铁基固溶体—合金相图
所谓固溶体是指溶质原子溶入溶剂晶格中而仍保持溶 剂类型的合金相。
6
铁基固溶体有哪些？
铁的同素异晶转变:
910℃
1390℃
α-Fe←——→γ-Fe ←———→δ-Fe
A3线
A4线
各种合金元素在α(δ)铁和γ铁中具有不同的溶解度，因而 影响到δ—γ或γ一α转变的温度和α(δ)铁和γ铁基固溶体 的稳定温度和浓度范围。
4
中合金钢：一般指合金元素总含量在5～10%范围内 的钢。 高合金钢：一般指合金元素总含量超过10%的钢。 微合金钢：合金元素(如V,Nb,Ti,Zr,B)含量小于或等 于0.1%，而能显著影响组织和性能的钢。 杂质：由冶炼时原材料以及冶炼方法、工艺操作而 带入的化学元素。
组织
合金元素 （化学成分）
晶界偏聚的影响因素
晶界区溶质偏聚的函数表达式：
β Cg exp( E )
C0
RT
其中，Cg￣￣￣偏聚在晶界区的溶质浓度；
C0 ￣￣￣基体中的溶质浓度；
β￣￣￣晶界区的溶质原子富集系数，表征溶质的晶
偏聚倾向。
E￣￣￣溶质原子在晶内和晶界区引起畸变能之差,即 晶界偏聚的驱动力.(主要由原子尺寸因素引起)
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其二，晶界、亚晶界上析出的微合金碳氮化物比位错上或基体 内均匀形核沉淀的微合金碳氮化物更易于聚集长大和粗化，因 而其质点尺寸明显比位错上或基体内均匀形核沉淀的质点粗大， 这将使阻止奥氏体粗化的作用相对减小，还将增大其对钢的塑 性、韧性的损害。 因此，必须适当地控制微合金碳氮化物在晶界和亚晶界上 的析出量及析出过程，特别要防止它们聚集长大。适当地控制 析出反应的温度(如适当降低析出温度、加大形变量)，能有效 地控制晶界或亚晶界上析出相的相对分量。
V、Nb、Ti的复合碳氮化物
由于V、Nb、Ti的碳化物与氮化物属同一晶型，且点阵常 数相差很小，所以，它们的碳化物与氮化物往往是相互固溶 的。若不考虑C、N原子的间隙缺位，则它们的化学式可写为
MCxN（1-x）
其中M代表碳氮化物形成元素。 因此，当V、Nb复合加入时，它们的碳氮化物通常可以表 示为：
C 析出量
析出量与微合金化元素的平衡固溶度积有关。理论上沉淀 达到平衡状态时，析出量符合平衡固溶度积公式。
不同微合金化的沉淀势能
应变诱导析出
应变诱导析出的情况下，奥氏体中析出的微合金碳氮化物 量有可能超过平衡固溶度积公式所预测的量。也就是说，形变 使析出量增大，使微合金碳氮化物奥氏体中的溶解度积降低， 且析出温度越高，这种差异越明显。应变奥氏体中Nb(CN)的固 溶度积明显低于无应变奥氏体中Nb(CN)的平衡固溶度积。
(2)形变条件，包括轧制温度、形变量、轧制速度、轧制道次等。
(3)轧后冷却速度。 (4)材料中其它成分的影响。
微合金化元素碳氮化物在控制轧制时的析出的三个阶段：
(1)均热阶段未溶的微合金碳氮化物质点通过钉扎晶界机制， 阻止均热时奥氏体晶粒的粗化，保证均热奥氏体晶粒的细小；
(2)在控轧过程中应变诱导析出相通过钉扎晶界和亚晶界的 作用显著地阻止奥氏体再结晶和晶粒的长大，如果这部分组 织在冷却时能保留到室温，将会产生一定的强化效果； (3)残留在奥氏体中的微合金元素进一步在铁素体中析出， 产生显著的析出强化效果。
第3章 微合金元素在钢中的作用
铌的理化特性
铌是元素周期表第五周期VB族元素ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ元素符号Nb， 原子序数41，相对原子质量92.9，为难熔稀有色金属。 金属为钢灰色，体心立方结构，密度8.579 g／ cm3，熔点2468℃，沸点47420℃。
铌在地壳中的平均含量为0.0024%，海水中铌含量 为1×10-9%。铌的宇宙丰度为0.9，已发现铌矿物约130 种，获工业应用的矿物7种。
NbxV1-xCyN1-y
式中，0≤x≤1 0≤y≤1
V、Nb、Ti化合物与基体的位向关系
研究表明微合金钢中沉淀相与铁素体的位向关系均符合 Baker-Nuting关系，说明沉淀相是按共格或半共格关系与铁 素体相互配合长大的。
V、Nb、Ti化合物的形貌
在含V、Nb、Ti的低碳钢中，沉淀相为圆盘形、六角形、 球形和菱形等。大量观察表明，不论是等温或连续冷却分解， 还是不同变形温度、不同形变量的条件下，钢中沉淀相粒子 的形状有三种，其中颗粒状的占大多数，呈盘状或小片状的 少见，短纤维的更少见。
V、Nb、Ti均属于过渡族金属。
过渡族金属原子与C原子交互作用时，C原子将其价电子 输送到金属原子未填满电子的次d亚电子层的轨道，与金属原 子中的价电子结合成金属键，与此同时，部分C原子可与金属 原子产生共价键。 因而，所形成的碳化物同时具有金属键和共价键的性质。 d亚电子层的电子越欠缺，碳化物键的结合力越强，所构成的 碳化物越稳定。V、Nb、Ti元素与C相结合的化学亲和力都比 较强，均属于强碳化物形成元素。
按目前低合金钢及微合金化钢发展的趋势，到2010年 我国Nb－Fe消费量约为4156t，消费强度将增长到每吨粗 钢用Nb－Fe 30g。
钒的理化特性
钒是元素周期表第四周期VB族元素，元素符号V，原 子序数23，相对原子质量50.9，熔点1887℃，沸点3377℃， 密度6.11g／cm3。 致密钒为钢灰色，具有良好的可塑性和可锻性。钒原 子的外电子层构型为；3d24s2，有-3、-2、-1和+1～+5共 8种价态，其中+5价的化合物最稳定。 钒和钒化合物具有一定毒性，其中尤以+5价化合物毒 性最大。
铌的资源
世界铌探明储量以氧化铌计约为3800万t，巴西为世界 最大铌资源，查明储量2300万t。包头白云鄂博铁稀土铌综 合金属矿，是中国最大铌矿山，储量660万t。按目前消费水 平计，上述铌储量可供世界使用500年甚至1000年。 我国的铌资源有两个不利特点：一是铌矿石品位偏低； 二是共生矿物复杂。我国Nb－Fe年生产能力仅40～60t。 其它铌制品合计也只在50t左右。因此，我国铌微合金化钢 的资源优势不在国内，而在国外。
因此，测定M(CN)相与相变后的铁素体的位向关系，就 可以推知M(CN)相与奥氏体的位向关系。可以利用这种位向 区分和鉴别微合金碳氮化物是在铁素体中析出的还是在奥氏 体中析出的。
B 析出相的典型形貌
在奥氏体中析出微合金碳氮化物时，界面能的作用比较 显著，析出物基本保持球形。
当界面能的作用不占主导地位，析出相质点充分长大之 后，界面能的作用就越来越小，且这时界面上的台阶处将成 为新扩散来的原子的最佳附着反应位置，这时析出相将逐步 转变为立方体。只有在很高温度下就已存在的质点才可能长 大，且界面能较小(与基体的错配度较小)的析出相较为容易 变为立方形状。 充分长大后的Nb(CN)质点也会逐步由球形向立方形转变。 但大多数情况下奥氏体中析出的Nb(CN)质点基本为球形。
V、Nb、Ti化合物的化学式
V的碳化物中，C原子是在43~50%（原子数）的浓度范围内 波动，其化学式可在VC~VC0.75之间变化。但是，钢中V的碳化物 组成倾向于这个范围的最低值，故常用V4C3来表示。含V中碳钢 与含V低碳钢中沉淀相的晶体结构是相同的。 Nb、Ti碳化物中，C原子浓度范围分别是20~50%和25~50%。 这些碳化物的化学式，相应的就成为NbC1.0～0.70和TiC1.0～0.75。 V、Nb、Ti元素均可与N元素产生化学交互作用生成氮化物， 故V、Nb、Ti也可叫做氮化物生成元素。它们的氮化物具有与碳 化物相同的生成规律，其中N原子的浓度也是在一定的浓度范围 内变化。但钢中氮化物的组成倾向于浓度范围的上限，故V、Nb、 Ti的氮化物一般写成VN、NbN、TiN。
钛的理化特性与资源
钛是元素周期表第四周期ⅣB族元素，元素符号Ti，原子序 数22，相对原子质量47.88。 钛熔点1660℃，沸点3287℃，密度4.54 g／cm3，为银白 色金属。高温下钛容易与氧、氮、氢、水汽、氨、CO、CO2等 气体反应。 钛的地壳丰度为0.623%，海水含钛1×10-7%，已知钛矿物 约140种，但工业应用的主要是钛铁矿(FeTiO3)、金红石(Ti02)、 白钛矿(CaTiSiO2)、锐钛矿等少数几种矿。 世界钛储量以Ti02计为4.1亿t，其中钛铁矿3.8亿t，占93%； 金红石0.28亿t，占7%。世界钛铁矿集中在加拿大、挪威、南非 和美国。我国的钛矿主要分布在四川攀枝花地区，该地区的V-Ti 磁铁矿含Ti02 78000万t，占全国储量的90.53%，占世界储量的 35.17%。
V、Nb、Ti化合物的晶体结构
由于V、Nb、Ti碳化物中，C原子的半径与金属原子 的半径之比小于0.59，因此，其碳化物均属于简单点阵 碳化物（即间隙相）。一般为面心立方结构，但也存在 密集六方结构的碳化物。 在面心立方点阵结构中，正八面体的间隙中并不都 存有C原子。由于C原子的缺位，其碳化物相就不存在严 格的化学式，点阵常数，以及它的硬度也是在一定的范 围变化。
析出相的分布
当质点在奥氏体中析出时，它们将主要在各种晶体缺陷 处(如晶界、亚晶界、位错线上)形核长大。特别是在形变而 未再结晶的奥氏体中应变诱导析出时，晶界、亚晶界和位错 上形核沉淀占绝对优势，基体内均匀形核沉淀几乎完全不可 能发生。
对于沿位错线形核的微合金碳氮化物，沿位错管道方向 上溶质原子的扩散速率比其它方向要快得多，但由于位错上 偏聚的溶质原子在形核初期已消耗殆尽，沉淀长大过程中的 奥氏体基体中过饱和的溶质原子必须首先通过点阵扩散运动 到位错线上，然后沿位错管道扩散而使沉淀相长大，其中溶 质原子的点阵扩散必然起控制作用，因此，其长大符合扩散 控制长大理论。
稀土的特性与资源
稀土元素因其独特的电子壳结构而具有极强的化学活 性，4f壳层结构的能价态可变和大原子尺寸，是钢极强的 净化剂和洁净钢夹杂物的有效变质剂，是有效控制钢中弱 化源、降低局域区能态和钢局域弱化的强抑制剂。 我国稀土的储量占世界的80%，稀土金属、稀土氧化 物等原材料的产量居世界首位。
V、Nb、Ti的化合物
D 析出的影响因素 随着形变温度的升高，析出相的平均直径变大。这是由于 在高温时，扩散速度较快，第二相质点由于熟化作用而粗化。 在900℃以下时，第二相质点的粗化速率很小。 随着形变量的增加，析出相增加。无形变奥氏体中微合金 碳氮化物的沉淀析出相当缓慢。形变30%和形变50%时微合金碳 氮化物的析出反应有所加快，形变使微观组织明显细化。 形变后不同冷却速度对析出物的大小数量的影响，取决于 在某一冷速下，是否具有足够的温度和时间让析出和长大发生。 冷却速度过高时，由于没有充足的时间让沉淀反应完全进行， 析出量会明显减少。
晶界和亚晶界上析出的微合金碳氮化物阻止奥氏体晶粒长 大的效果体现在两个相反的方面： 其一，晶界和亚晶界上析出的微合金碳氮化物能有效地钉扎晶 界和亚晶界，使其难以运动，比位错上或基体内均匀分布的微 合金碳氮化物更为有效地阻止奥氏体晶粒粗化。但是，晶界或 亚晶界上析出的微合金碳氮化物本身并不能使钢材强韧化，反 而在很大程度上使钢的韧性、塑性降低。
非平衡析出
实际中很难达到平衡沉淀，一方面是由于完成析出反应需 要时间，在实际中很难提供足够的道次间隔时间来让析出反应 完全地进行；另一方面，并不需要微合金碳氮化物完全平衡析 出，因为钢材化学成分固定时，奥氏体中析出的M(CN)相越多， 则在铁素体中析出的M(CN)相将越少，这对析出强化作用有不 利的影响。