合金钢合金元素在钢中的作用

合金钢合金元素在钢中的作用 1、碳（C）钢中含碳量增加，屈服点和抗拉强度上升，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实力，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，所以冷静钢含有0.15－0.30的硅。假如钢中含硅量超过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，减弱钢的抗腐蚀实力，降低焊接性能。 4、磷（P）在一般状况下，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）硫在通常状况下也是有害元素。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。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。 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实力，在高温下有防锈和耐热实力。但由于镍是较稀缺的资源，故应尽量采纳其他合金元素代用镍铬钢。 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实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火而引起的脆性。在工具钢中可提高红性。 9、钛Ti钛是钢中强脱氧剂。它能使钢的内部组织致密，细化晶粒力；降低时效敏感性和冷脆性。改善焊接性能。在铬18镍9奥氏体不锈钢中加入适当的钛，可避开晶间腐蚀。 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实力。 11、钨W钨熔点高，比重大，是贵生的合金元素。钨与碳形成碳化钨有很高的硬度和耐磨性。在工具钢加钨，可显著提高红硬性和热强性，作切削工具及锻模具用。 12、铌Nb铌能细化晶粒和降低钢的过热敏感性及回火脆性，提高强度，但塑性和韧性有所下降。在一般低合金钢中加铌，可提高抗大气腐蚀及高温下抗氢、氮、氨腐蚀实力。铌可改善焊接性能。在奥氏体不锈钢中加铌，可防止晶间腐蚀现象。 13、钴Co钴是稀有的珍贵金属，多用于特殊钢和合金中，如热强钢和磁性材料。 14、铜Cu武钢用大冶矿石所炼的钢，往往含有铜。铜能提高强度和韧性，特殊是大气腐蚀性能。缺点是在热加工时简单产生热脆，铜含量超过0.5塑性显著降低。当铜含量小于0.50对焊接性无影响。 15、铝Al铝是钢中常用的脱氧剂。钢中加入少量的铝，可细化晶粒，提高冲击韧性，如作深冲薄板的08Al钢。铝还具有抗氧化性和抗腐蚀性能，铝与铬、硅合用，可显著提高钢的高温不起皮性能和耐高温腐蚀的实力。铝的缺点是影响钢的热加工性能、焊接性能和切削加工性能。 16、硼B钢中加入微量的硼就可改善钢的致密性和热轧性能，提高强度。 17、氮N氮能提高钢的强度，低温韧性和焊接性，增加时效敏感性。 18、稀土Xt稀土元素是指元素周期表中原子序数为57-71的15个镧系元素。这些元素都是金属，但他们的氧化物很象“土”，所以习惯上称稀土。钢中加入稀土，可以变更钢中夹杂物的组成、形态、分布和性质，从而改善了钢的各种性能，如韧性、焊接性，冷加工性能。在犁铧钢中加入稀土，可提高耐磨性。 钼Mo在白口铸铁中，质量分数的50消耗于形成Mo2C,质量分数25进入碳化物，质量分数25的Mo溶入金属集体。进入基体的Mo提高铸铁的淬透性，随Mo量提高，淬透性改善。Mo提高高铬白口铸铁淬透性的实力与铬碳比有紧密关系。当Mo与Cu、Ni、Cr任一元素或与CrNi二元素同时添加时，提高淬透性的作用更加明显。另外，Mo在Ni-Cr型马氏体白口铸铁中有替代Ni的实力。 镍Ni不溶于碳化物而全部进入奥氏体，因此，它提高淬透性的作用得以充分发挥。在低铬白口铸铁中加入质量分数约2.5的镍，可促使组织中得到硬而细的珠光体。当w（Ni）4.5可阻挡珠光体形成。更高的镍量（w（Ni）6.5）可使奥氏体稳定，在低温或在铸态下发生马氏体转变。如镍硬白口铸铁在铸态条件下就可得到马氏体基体M7C3共晶碳化物的组织。对于大截面高铬白口铸铁，添加wNi0.21.5能抑制珠光体形成，若Ni与Mo同时添加，抑制作用更明显。 铜在低铬与高铬马氏体白口铸铁中，铜能抑制珠光体形成的作用。由于铜在奥氏体中的溶解度有限，所以不能添加太多，以wCu2.5为宜，故Cu在镍硬铸铁中不能取代Ni。当Cu、Mo联合添加时，可显著提高淬透性。但是过量的铜会引起残余奥氏体增多，影响材料耐磨性。削减铸铁中的碳、铬量可降低奥氏体稳定性，但同时将使马氏体量削减，引起硬度降低。 钒V是剧烈的碳化物形成元素，铸态下形成初生碳化物，或二次碳化物，增加激冷程度。钒在薄壁铸件中产生的剧烈激冷作用可借助Ni、Cu或增加C、Si含量给与平衡。此外，少量的钒，如wV0.10.5可使粗大的柱状晶细化。由于钒与溶液中的碳结合，导致基体碳量降低，从而提高马氏体转化温度，促使在铸造条件下完全转成马氏体。 硅Si在白口铸铁中是被限制的元素，因为Si增加碳的活性，简单促使石墨形成，阻挡白口产生。另外，硅降低淬透性，简单促使形成珠光体，影响材料耐磨性。低合金白口铸铁中wSi1左右，高铬白口铸铁含硅量常限制在wSi0.40.7。Si量过低（如wSi0.4）对脱氧不利。与一般结论不同，有文献报道，Si在中铬白口铸铁中，有使Fe、Cr7C3碳化物量增加的趋势 钢铁材料中主要元素及其对组织和性能的影响 1 H6 h* T x v, K三维网技术论坛元素符号 对组织的影响 对性能的