合金化基本信息

中文名称	合金化	合金元素	普通钢中没有的或含量较少的元素
要求	低消耗、高效率、高质量	意义	使金属成为具有预期性能的合金
方法	通过加入元素

合金化选择

合金化应作到低消耗、高效率、高质量。因此，最合适的合金添加剂的选择决定于一些综合的技术、经济因素。选择时应考虑不同添加剂的总成本的高低，还要考虑其纯度或杂质元素含量。通常，低价铁合金中杂质元素含量较高，而大部分杂质元素都将增加熔剂和净化剂的消耗，并使渣量增加、产量降低、能耗加大。因此，选择合金添加剂时，还需考虑炼钢过程物料平衡和能量平衡;考虑添加剂的熔化范围，以及更重要的添加剂的溶解速率。(例如，钛的熔点虽在1700℃以上，但钛却是未达到熔化温度就可溶解于钢中)。添加剂的化学成分和结构，在炼钢温度下的热容量和热传导能力以及添加剂加入时的物理状态和块度等都对溶解速率产生影响。添加剂的密度对回收率的稳定和提高也具有重要意义。添加剂密度比钢液密度低得愈多，愈易漂浮，便烧损愈大，如铝的密度小，烧损和成分波动便大;而高铌铁则因密度大，其合金块会沉入包底而导致铌的损失。

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合金化应用

为提高钢的微合金化效果，应研究添加剂被钢液吸收溶解的规律性。加入固体铁合金时，起初在其表面结成钢壳，而随后又熔化。钢壳的出现则削弱了热交换，阻碍添加剂的溶解。添加剂的粒径、熔化范围、导热能力和钢液过热度的不同，其溶解的规律则不同。在加入铁合金引起钢液的激冷指数，以及铁合金的热物理和物理机械性能等方面取得的研究成果，也有利于完善钢的微合金化工艺。

合金化简介

为保证钢的各种物理、化学性能，向钢中加入合金添加剂将其成分调整到规定范围的操作。那些在普通钢中没有的或含量较少的元素(C、Si、Mn、S或P)都属于合金元素。合金添加剂既可以是纯的材料(镍、铜、铝、石墨粉等)，也可以是铁合金(锰铁、硅铁、钒铁、铬铁等)，也可是合金元素的化合物(氧化物、碳化物、氮化物等)。在炼钢生产中，一般脱氧与合金化几乎同时进行，有时不可能把脱氧元素与合金元素截然分开。但脱氧与合金化二者的目的和物理化学反应过程是不同的。

合金化常见问题

哪位了解镁合金化成处理工艺？

镁合金的前处理分为4种，1）前处理后再电镀，2）前处理后做化学镍，3）前处理后再烤漆，4）前处理后就完成外观处理。每一个工艺流程都不同，但大抵都不出脱脂，酸洗，碱洗，表面化成等这些工艺。

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简述激光熔覆和激光合金化的二者的区别和联系

激光熔覆是把金属粉末材料和所加工的物体冶金结合在一起。金属粉末跟所加工金属之间只在表层融合一起，不改变加工金属的机构。.合金化是金属粉末和所加工金属之间混合形成新的材料层。

5083铝合金的5083铝合金化学成分：

铝 Al ：余量硅 Si ：≤0.40铜 Cu ：≤0.10镁 Mg：4.0～4.9锌 Zn：≤0.25锰 Mn：0.40～1.0钛 Ti ：≤0.15铬 Cr：0.05～0.25铁 Fe： 0.00...

合金化工艺

合金元素的性能不同，其合金化工艺也不同。根据合金元素与氧的亲和力，在铁中的溶解度及其熔点、沸点、蒸气压力、密度等决定其合理的尺寸、加入时间、地点和方法以及必须采取的助熔和防止氧化的措施。Ni、Mo、Cu、Co等元素与氧的亲和力低，可随炉料一起加入或在冶炼过程中加入;而Ti、V、Cr、Si、Mn、Al等与氧的亲和力强，则是在出炉前(或在钢包中)加到已经充分脱氧的钢液中。炉内可加入量大的铁合金，其块度较大才易穿过渣层。钢包内加入时，铁合金与熔渣反应少，回收率较高，最好用经过破碎的粒状铁合金。用量大的锰铁、硅铁、铬铁、镍等，以块状加入钢液费用最低，通常可采用简单的加入方法。对那些在钢中溶解度有限、密度小、与氧的亲和力大且蒸气压又高的元素(如钙)，或要求控制严格的微量合金元素(Ti、V、B)和残余含量元素(Al)等可采用喂丝法，所用喂丝机，设备简单、投资省，收得率高而稳定。喷粉法也能提高收得率并解决微合金化问题。用氧化物料对钢水进行直接合金化，可以降低成本、节约电能、呈粉状、球状或烧结状态的纯氧化物、碳、氮化合物、矿石和精矿、炉渣和其他废料都可用作添加剂。熔点低并能形成流动性好的均质熔体的氧化物混合料用于合金化的效果好。W、Mo、Ni、V、Nb、Cr、Mn的氧化物用于直接合金化，在生产中已有应用。

钛管合金化

钛合金是以钛为基础加入其他元素组成的合金。钛有两种同质异晶体:882℃以下为密排六方结构α钛，882℃以上为体心立方的β钛。

合金元素根据它们对相变温度的影响可分为三类:

①稳定α相、提高相转变温度的元素为α稳定元素,有铝、碳、氧和氮等。其中铝是钛合金主要合金元素，它对提高合金的常温和高温强度、降低比重、增加弹性模量有明显效果。

②稳定β相、降低相变温度的元素为β稳定元素，又可分同晶型和共析型二种。 应用了钛合金的产品

前者有钼、铌、钒等;后者有铬、锰、铜、铁、硅等。

③对相变温度影响不大的元素为中性元素，有锆、锡等。

氧、氮、碳和氢是钛合金的主要杂质。氧和氮在α相中有较大的溶解度,对钛合金有显著强化效果,但却使塑性下降。通常规定钛中氧和氮的含量分别在0.15~0.2%和0.04~0.05%以下。氢在α相中溶解度很小,钛合金中溶解过多的氢会产生氢化物，使合金变脆。通常钛合金中氢含量控制在 0.015%以下。氢在钛中的溶解是可逆的，可以用真空退火除去。

合金钢板钢的合金化

在钢中加入合金元素后，钢的基本组元铁和碳与加入的合金元素会发生交互作用。钢的合金化目的是希望利用合金元素与铁、碳的相互作用和对铁碳相图及对钢的热处理的影响来改善钢的组织和性能。

激光表面合金化基本信息

激光表面合金化，是利用高能密度的激光束快速加热熔化特性，使基材表层和添加的合金元素熔化混合，从而形成以原基材为基的新的表面合金层。

激光表面合金化，是激光束与材料表面互相作用，使材料表面发生物理冶金和化学变化，达到表面强化的方法。该技术的特点是:一能在材料表面进行各种合金元素的合金化，改善材料表面的性能;二能在零件需要强化部部位进行局部处理。所以对节能、节材，提高产品零件的使用寿命具有重大的意义。

近一二十年来，许多国家和地区投入了大量的人力与物力进行了此项目的研究。在基材方面，除研究了多种黑色金属外，还研究了Al合金、Ti合金、Cu合金、Ni基合金等。添加的合金元素有Ni、Cr、W、Ti、Co、Mn、Mo、B等。研究重点有如下四个方面。

1)工艺研究。包括工艺方法、合金元素和工艺参数(激光光斑形状与尺寸、功率、扫描速度)的选配等研究工作。

2)理论分析。激光表面合金化的传热、传热数学模型计算。

3)合会层的组织与性能研究。重点侧重于耐磨性循研究。有的也进行了耐腐蚀及抗氧化的研究。

4)应用研究。如在排气阀门、阀座、高速钢刀具及汽车活塞等零件上的应用。

1.合金层硬度

以WC/Co为添加粉末合金化后，主要获得M6C型碳化物，硬度约为1300HV，由于碳化物量很流，呈细网格分布，基体又为马氏体组织，所以表面硬度达1000HV以上。

Cr3C2合金化以后，组织特征为基体上分布分布着网状碳化物，析出的碳化物为M7C3型，这种碳化物硬度高达2100HV，由于合金碳化物在基体中分布较稀。故表层硬度也只有1000HV左右。

在WC/Co中加入Ni粉以后，合金层中碳化物类型并不发生变化，但基体中出现奥氏体。Ni的加入量越多，奥氏体量越高。硬度也随着下降。激光表面合金化，可以根据合金化成分构控制，得到高硬度的合金层。

2. 激光表商合金化的磨损性能

静载滑动磨损时，在单束斑扫描条件下，以WC/Co合金化时的耐磨性比45钢(淬火态)，提高17倍以上，比Cr3C2/Ni-Cr提高12倍。宽带扫描时，用WC/Co合金化后，耐磨性提高28倍。

在冲击磨损条件下，合金化后材料的耐磨性也有很大的提高。WC/Co合金层的耐磨性相当于45钢(淬火态)的6倍。在C/Co中加入Ti20%(质量分数，下同)和TiC30%后，耐磨性也分别提高3仿与5倍。

激光表面合金化的强化机制，是相变硬化、固溶强化和碳化物强化的综合强化结果。WC/Co合金化后基体为马氏体，M6C型碳化物的硬度为1300HV左右，在磨损时，将首先选择性磨损马氏体基体，碳化物渐渐露出磨面，由于碳化物网的支撑作用，所以合金化展表现出极高的耐磨性。

在Cr3C2/Ni-Cr的合金化层中，基材含有较多奥氏体;硬度较低(600~800HV)。在磨损时，基体磨损很快，但一显露出网状碳化物后，因其碳化物M7C3硬度很高(2100HV)，就起了很好的支撑作用。呈现了较好的耐磨性。

激光表面合金化的强化，应是相变硬化、固溶强化和碳化物第二相强化的综合效果。而合金层能获得超出基体材料的硬度及大幅度提高耐磨性，主要是碳化物第二相强化的结果，所以在以耐磨性为目的的合金化研究中、碳化物第二相强化是最主要的强化机制。

北京机床研究所张魁武等人，用复合合金粉末激光合金化处理的45钢基无心磨床托板，在生产车间使用，比原来CrWMn钢淬火的托板寿命提高3~4倍。

重庆大学、北京工业大学等单位采用激光表面合金化工艺，用于电地冲棒、无缝钢管穿孔顶头及泥浆泵叶轮等零件的处理，都取得了很好的效果。北京机电研究所曾对拖拉机换向拨叉、螺母攻丝机料道、轴承扩孔模、冲材模、电厂排粉机叶片及铝活塞等零件上的应用研究，都取得了很好的效果。拨叉，料道使用寿命提高10倍以上。冲材模、排粉机叶片使用寿命提高2~3倍。激光表面合金化用于铝活塞环槽强化，经装车试验，运行14.2万km以后拆检结果，头道环槽的侧隙仅为0.11mm，如果减去0.04~0.05mm的原始侧隙，则环槽最大磨损量仅有0.07mm。所以激光表面合金化用于铝合金的强化是十分有效的。

备注：数据仅供参考，不作为投资依据。