特殊鋼中碳化物的種類(lèi)

發(fā)布時(shí)間：2026-01-04

01　碳化物的定義

碳化物是指碳與電負(fù)性比它小的或者相近的元素（除氫外）所生成的二元化合物。在鋼中，一部分碳元素進(jìn)入基體起固溶強(qiáng)化作用，另一部分將與合金元素結(jié)合形成碳化物。

碳化物具有脆性、高熔點(diǎn)和高硬度等特點(diǎn)，各種碳化物的顯微硬度及熔點(diǎn)見(jiàn)表。

碳化物中的合金元素與碳之間存在共價(jià)鍵，使碳化物硬度較高；同時(shí)由于金屬原子間存在金屬鍵，使碳化物具有導(dǎo)電特性以及正的電阻溫度系數(shù)，因此，碳化物具有金屬鍵和共價(jià)鍵的特點(diǎn)，但以金屬鍵為主。

02　碳化物的種類(lèi)

鋼中的碳化物因其所含合金元素不同、析出機(jī)理不同，有多種組成方式，不同鋼種的碳化物類(lèi)型不同。鋼中碳化物按析出順序分類(lèi)，可分為一次碳化物和二次碳化物。凝固過(guò)程中，直接從液相中析出的大多為一次碳化物，包括過(guò)共晶成分合金在析出奧氏體之前析出的初生碳化物和發(fā)生共晶反應(yīng)時(shí)析出的共晶碳化物，主要是MC、M2C、M6C型。

凝固過(guò)程從高溫過(guò)飽和固相中或者熱處理時(shí)從固相基體析出的碳化物為二次碳化物，主要是MC、M2C、M6C、M2C3、M23C6型。

一次碳化物一般尺寸較大、形狀不規(guī)則、熔點(diǎn)較高，能破壞鋼材的連續(xù)性，受力時(shí)其周?chē)�基體容易產(chǎn)生裂紋，降低鋼材的加工性能和使用性能。二次碳化物一般尺寸較小，其類(lèi)型、形態(tài)、數(shù)量和分布可以通過(guò)熱加工和熱處理工藝控制。

作為鋼鐵材料中重要的第二相，二次碳化物的控制對(duì)鋼材性能的提高具有重要的作用。

按照晶體結(jié)構(gòu)不同，鋼中碳化物可分為晶體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單碳化物和晶體結(jié)構(gòu)復(fù)雜碳化物。當(dāng)碳原子和過(guò)渡族元素原子半徑之比小于0.59時(shí)，形成的碳化物屬于晶體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單型。碳原子填入金屬立方晶格或六方晶格的空隙中，使碳化物具有金屬鍵，因而碳化物仍保留著明顯的金屬特性，屬于此類(lèi)碳化物的有TiC、ZrC、VC、NbC、WC等。這類(lèi)碳化物的最大特點(diǎn)是高熔點(diǎn)和高硬度，它們是硬質(zhì)合金、粉末高速鋼、高溫金屬陶瓷材料的主要組成部分，也是工業(yè)用鋼的重要合金相。

當(dāng)碳原子與過(guò)渡族元素原子半徑的比值大于0.59時(shí)，為了能容納碳原子，金屬原子點(diǎn)陣變形，形成復(fù)雜結(jié)構(gòu)的碳化物，這類(lèi)碳化物包括M3C、M6C、M23C6、M2C3等。這類(lèi)碳化物也具有相當(dāng)高的硬度，是合金鋼中重要的強(qiáng)化相，但其熔點(diǎn)及硬度較前一類(lèi)稍低。

（來(lái)源：特鋼技術(shù)）