碳化物是钢中的重要组成相之一。碳化物类型、大小、形状和分布对材料的性能有极其重要的影响。碳化物在钢中的稳定性取决于金属元素与C亲和力的大小，即主要取决于其d层电子数，d层电子越少，则金属元素与C的结合强度越大，在钢中的稳定性也越大。应该指出，碳化物在钢中的稳定性并不是单纯由d层电子数来决定的，生成碳化物时的热效应也会影响碳化物的稳定性。一般来说，碳化物的生成热越大，所生成的碳化物也越稳定。碳化物具有高硬度、脆性的特点。从高硬度看，碳化物具有共价键；但是碳化物具有正的电阻温度系数，说明碳化物具有金属的特性，保持着金属键，所以一般认为碳化物具有混合键，且金属键占优势。根据合金元素和C的作用可分为碳化物形成元素和非碳化物形成元素两大类。

　　按照碳化物形成能力由强到弱排列，常用的碳化物形成元素有：Ti、Zr、Nb、V；Mo、W、Cr；Mn、Fe等。它们都是过渡族元素。过渡族金属元素可依其与C的结合强度的大小分类：

　　①Ti、Zr、Nb、V是强碳化物形成元素；

　　②W、Mo、Cr是中等强度碳化物形成元素；

　　③Mn和Fe属于弱碳化物形成元素。

　　不同合金元素和C形成的碳化物类型不同，钢中常见的碳化物主要有如下几种。

　　M3C型：如 Fe3C、Mn3C，通常也称为渗碳体。正交点阵结构，单位晶胞中有12个 Fe(Mn)原子、4个C原子。M7C3型：如Cr7C3。复杂六方点阵结构，单位晶胞中有56个金属元素（M）原子、24个C原子。可以形成复合碳化物，即(Cr,Fe, Mo…)7C3。M23C6型：如 Cr23C6，常出现在 Cr含量较高的钢中。复杂立方点阵结构，单位晶胞中有92个M原子、24个C原子。一般情况下，单元的碳化物比较少，部分Cr原子可由Mn、Fe等原子替代而形成复合碳化物。M2C型：如 Mo2C、W2C。密排六方点阵结构，单位晶胞中有6个M原子，3个C原子。MC型：如VC、TiC、NbC，简单面心点阵结构；而 MoC、WC 是简单六方点阵结构。一般情况下往往有空位，所以其一般式为MCx，x≤1，例V4C3，x=0.75。M6C型：如Fe3W3C、Fe3Mo3C、Fe4W2C等，它不是金属型的碳化物。M6C型具有复杂立方点阵结构，单位晶胞中有96个M原子、16个C原子。这类碳化物常在含W、Mo合金元素的合金钢中出现，其一般式为(W，Mo，Fe)6C。

　　根据以上碳化物结构类型可分为两大类型：简单点阵结构和复杂点阵结构。属于简单点阵结构的有M2C型、MC 型，其特点是硬度较高、熔点较高、稳定性较好。复杂点阵结构的有 M23C6型、M7C3型、M3C型，相对于简单点阵结构的碳化物来说，其特点是硬度较低、熔点较低、稳定性较差。值得指出的是M6C型碳化物，M6C型碳化物是复杂点阵结构，但是从性能上接近简单点阵结构，稳定性要比 M23C6型、M7C3型好。

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