合金元素对钢材机械性能的影响介绍
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合金元素对钢的影响
合金元素对钢的影响主要体现在以下几个方面:
1. 提升强度和硬度:合金元素如锰、硅、铬等,能有效增加钢的强度和硬度,使其更具耐磨性和耐久性。
这些元素在钢中以固溶体的形式存在,能提高钢的屈服点和抗拉强度。
2. 改善韧性:某些合金元素如钒、钛等,能细化钢的组织结构,从而提升其韧性。
它们在钢中形成碳化物,这些碳化物能有效地阻止裂纹扩展,从而增加钢的断裂抗力。
3. 改善工艺性能:合金元素可以改变钢的加工性能,例如改善铸造性能、焊接性能和切削性能等。
例如,磷可以提高钢的流动性,但过高的磷含量会导致钢的冷脆性增加。
4. 抗腐蚀性:合金元素如铬、镍等可以增加钢的抗腐蚀性。
它们在钢表面形成一层致密的氧化膜,能有效阻止进一步的氧化腐蚀。
5. 热处理性能:合金元素可以改变钢在热处理过程中的反应速度和效果。
例如,硅、锰等元素可以加速奥氏体化和冷却速度,而钛、钒等元素则可以减缓奥氏体化和冷却速度。
6. 改善磁性:一些合金元素如钴、铁等可以改变钢的磁性。
这些元素在钢中能影响铁磁畴的取向,从而改变其磁性能。
7. 降低导电性:合金元素如铜、镍等可以增加钢的导电性。
它们在钢中形成电子散射中心,增加电子的散射几率,降低电导率。
综上所述,合金元素对钢的影响是多方面的,可以根据实际需求选择添加合适的合金元素来优化钢的性能。
但需要注意的是,添加合金元素时需控制适当的比例,否则可能会产生反效果。
合金元素对钢的影响钢是一种由铁和碳组成的合金材料,但是通过添加其他合金元素可以显著改善钢的性能。
在这篇文章中,我们将讨论一些常见的合金元素对钢的影响。
1.碳(C):碳是钢中最常见的合金元素之一、通过控制钢中的碳含量,可以调节钢的硬度、强度和耐磨性。
高碳钢具有更高的硬度和强度,但其韧性较差,容易产生脆性断裂。
低碳钢则具有较高的韧性,但其硬度和强度相对较低。
2.锰(Mn):锰是一种常见的合金元素,在钢中的添加可以提高强度、韧性和耐磨性。
锰还有助于抑制脆性相的形成,提高钢的可焊性和可加工性。
锰含量通常在0.5%到2%之间。
3.硅(Si):硅是一种常见的合金元素,在钢中的添加可以提高硬度、强度和耐磨性。
硅还有助于抑制钢的氧化过程,并提高钢的耐蚀性。
硅含量通常在0.2%到2%之间。
4.磷(P):磷是一种常见的合金元素,但钢中的磷含量通常被控制在很低的水平,因为高磷含量会降低钢的可焊性和韧性。
然而,适量的磷可以提高钢的强度和耐磨性。
6.铬(Cr):铬是一种常见的合金元素,在不锈钢中的添加可以提高钢材的抗腐蚀性能。
铬与钢中的铁形成一种稳定的氧化层,防止钢材氧化和腐蚀。
铬含量通常为12%到20%。
7.镍(Ni):镍是一种常见的合金元素,其添加可以提高钢的强度和耐腐蚀性。
镍还可以提高钢的可塑性和可焊性。
在不锈钢中,镍的含量通常在8%到12%之间。
8.钼(Mo):钼是一种常见的合金元素,在高温和高强度应用中添加可提高钢的硬度、强度和耐热性。
钼还可以提高钢的抗腐蚀性能和可焊性。
钼的含量通常在0.2%到5%之间。
9.钛(Ti):钛是一种轻量化合金元素,在钢中的添加可以提高钢的强度和耐蚀性。
钛还可以提高钢的可焊性和可塑性。
10.铜(Cu):铜是一种常见的合金元素,在钢中的添加可以提高钢的强度、耐腐蚀性和抗磨损性。
铜还可以提高钢的导电性和导热性。
综上所述,合金元素对钢的影响非常重要。
通过选择合适的合金元素和合适的含量,可以显著改善钢材的性能,使其满足不同应用的要求。
各种合金元素对钢性能的影响合金元素是钢中添加的一种或多种元素,可以改变钢的性能和特性。
以下是常见的合金元素对钢性能的影响:碳:碳是钢中最常见的合金元素之一,是钢的基本元素。
碳的含量越高,钢的硬度和强度就越高,但韧性和可塑性下降。
碳含量低的钢具有良好的可塑性和韧性,适用于加工成形和冷加工。
铬:铬能够增加钢的耐腐蚀性能。
当铬含量达到一定程度时,可以形成薄而致密的氧化铬层,有效防止钢材表面的进一步氧化和腐蚀。
铬还能提高钢材的强度和硬度。
镍:镍可以提高钢的耐腐蚀性能和抗热性能。
镍会改善钢的韧性和可塑性,并且有助于提高钢的强度。
镍合金用于制造耐热钢和耐腐蚀钢,如不锈钢。
钼:钼可以提高钢的强度、硬度和耐热性能。
钼合金特别适用于高温等恶劣工作条件下使用的钢材,如高速切削工具钢和高温合金钢。
锰:锰是一种重要的合金元素,可以增加钢的强度和硬度,并提高磨削性能和耐磨性。
锰还能提高钢的可塑性和韧性,并促进钢的晶界强化。
钢中还可能添加其他合金元素,如钼、钒、钛、铌等元素,它们各自有不同的作用。
钼:钼能够提高钢的高温强度、硬度和抗腐蚀性能,尤其适用于制造高温合金和耐蚀钢。
钒和钛:钒和钛能够提高钢的硬度、强度和耐磨性。
它们通常用于制造高速切削工具钢和高强度低合金钢。
铌:铌能够提高钢的强度、韧性和可焊性。
铌合金钢通常用于制造高强度结构钢和耐蚀钢。
以上只是一些常见的合金元素及其对钢性能的影响,实际上还有很多其他合金元素可以根据需要添加到钢中,以满足特定的工程要求和应用需求。
不同的合金元素的添加量和比例也会对钢的性能产生不同的影响,需要根据具体情况进行调整和控制。
合金元素对钢的组织与性能的影响1.碳(C):碳是钢中最常见的合金元素,它通过固溶在铁基体中形成固碳溶体,使钢的硬度、强度和耐磨性提高。
但过高的碳含量会导致钢的脆性增加,因此一般钢中的碳含量控制在0.2%以下。
2.硅(Si):硅主要用于降低钢材的热膨胀系数和电阻率,同时可以提高钢的硬度和强度。
3.锰(Mn):锰能够提高钢的强度和硬度,并且可以提高钢的冷加工硬化能力。
锰还能够抑制钢的脆性。
4.磷(P)和硫(S):磷和硫是常见的杂质元素,它们会影响钢的冷加工性能和耐腐蚀性。
过高的磷含量会降低钢的冷加工硬化能力,而过高的硫含量会导致钢的韧性下降。
5.铬(Cr):铬可以提高钢的硬度、强度和耐腐蚀性。
铬能够形成铬-铁共晶体,提高钢的硬化能力,并且能够在钢表面形成氧化铬层,起到防腐蚀的作用。
6.镍(Ni):镍可以提高钢的强度和延展性,并且能够提高钢的耐腐蚀性。
镍还可以降低钢的温度转变时的韧性转变温度。
7.钼(Mo):钼可以提高钢的硬度、强度和热刺激稳定性。
钼还能够提高钢的抗腐蚀性和耐磨性。
8.钛(Ti)和铌(Nb):钛和铌能够形成稳定的碳化物,提高钢的硬度和强度。
它们还能够提高钢的耐热性能和耐腐蚀性。
9.铝(Al):铝可以提高钢的强度、耐热性和耐腐蚀性。
此外,铝还能够与氮形成稳定的氮化物,提高钢的硬度和强度。
10.稀土元素:稀土元素可以提高钢的强度、耐磨性和抗腐蚀性,并且能够改善钢的冷加工硬化能力和热稳定性。
总的来说,合金元素的添加可以改变钢的组织结构并提高其性能。
选择合适的合金元素,并控制其含量可以使钢具备不同的性能,满足不同领域的需求。
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。
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。
合金元素在钢中的主要作用合金元素是指将两种或多种金属或非金属加入到基本金属中,以改变其物理、化学和机械性能的材料。
钢是一种合金,其中含有一定比例的碳和其他合金元素。
合金元素在钢中起到了重要的作用,使钢具有不同的特性和适用性。
首先,合金元素可以改变钢的力学性能。
例如,添加镍和铬可以增强钢的抗拉强度和硬度,使其具有更好的耐磨性和耐腐蚀性。
钴和钨的添加可以增强钢的抗磨性和高温强度,使其适用于高温工作环境。
钛和铌的加入可以改善钢的焊接性能,使其具有更好的可塑性和可加工性。
其次,合金元素可以改变钢的化学性质。
例如,锰的添加可以提高钢的硬化性能,促进碳的溶解和扩散。
磷和硫的加入可以改善钢的冷加工性能,使其具有更好的可塑性和可加工性。
硅的加入可以提高钢的热导率和抗腐蚀性能。
通过调整合金元素的含量和比例,可以满足不同要求的钢的化学性质。
此外,合金元素还可以改变钢的热性能。
例如,添加铝和钛可以提高钢的氧化稳定性,使其在高温环境下具有更好的耐热性。
镍和铜的加入可以改善钢的导热性能,在高温下具有更好的热传导性能。
铍和银的添加可以提高钢的导电性能,使其适用于电气工程。
同时,合金元素还可以改变钢的结构和相变性。
例如,钼和钒的加入可以改善钢的定向结构,提高其强度和塑性。
锑和铅的添加可以促进钢的相变行为,改善其物理性能。
通过对合金元素的选择和控制,可以调节钢的晶粒尺寸、晶界强度和晶界活性,从而改善钢的内部结构和力学性能。
综上所述,合金元素在钢中起着重要的作用,通过调节它们的含量和比例,可以改变钢的力学性能、化学性质、热性能和结构性能,使钢具有更好的性能和适用性。
合理的合金设计和控制是制造高品质钢材的关键。
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。
合金元素对钢的影响和作用合金元素是指将两种或多种化学元素合成钢材中的一种。
合金元素可以对钢的性能和特性产生重要的影响。
以下是一些常见的合金元素对钢的影响和作用。
1.碳(C):碳是最常见的钢合金元素,可以增加钢的硬度和强度。
高碳钢通常用于制作切削工具和机械零件。
2.硅(Si):硅在钢中起着脱氧剂的作用,帮助去除钢中的氧气。
它还可以提高钢的抗氧化和耐腐蚀性能。
3.锰(Mn):锰可以提高钢的强度和韧性。
它还可以增加钢的冷加工硬化性能和耐磨性。
4.磷(P):磷可以改善钢的加工性能和机械性能。
在一些应用中,高磷钢可用于制造高速工具钢。
5.硫(S):硫在钢中具有良好的切削性能。
但过多的硫会降低钢的塑性和韧性。
6.镍(Ni):镍可以提高钢的强度和韧性,同时还可以提高钢的耐腐蚀性能。
高镍不锈钢常用于制造化工设备和船舶。
7.铬(Cr):铬可以增加钢的硬度、强度和耐腐蚀性能。
不锈钢中通常含有较高比例的铬。
8.钼(Mo):钼可以提高钢的硬度、强度和热稳定性。
它经常用于制造高温和高压应用的钢材。
9.钛(Ti):钛可以提高钢的耐热性和耐腐蚀性能。
它常用于制造航空和航天等高强度应用的钢材。
10.铌(Nb):铌可以提高钢的强度和耐腐蚀性能。
它常用于制造高温和高强度应用的钢材。
11.钒(V):钒可以提高钢的硬度、强度和耐磨性。
它常用于制造工具钢和汽车零件。
除了上述合金元素,还有其他一些可以用作合金的元素,如铜、锡、铝等。
不同的合金元素的添加可以根据特定的应用要求来设计钢材的成分。
通过合理地选择和控制合金元素的含量,可以实现特定性能和特性的钢材。
根据使用环境和功能要求,可以定制不同的合金化钢材,以满足各种工业和商业需求。
总结起来,合金元素对钢的影响和作用可以包括提高钢的硬度、强度、韧性、耐腐蚀性、耐磨性、耐热性和加工性能等。
不同元素的添加会产生不同的效果,因此在钢材的设计和生产过程中,必须仔细考虑合金元素的选择和控制。
这样可以生产出具有特定性能和特性的钢材,满足各种应用的需求。
1. 合金元素对钢性能的影响钢材中合金元素可以提高钢铁材料洁净度、均匀度、组织细度等影响材料性能,提高冶金行业资源、能源利用效率,实现节能、环保,促进钢铁行业可持续发展。
主要有以下几个方面:(1)结晶强化。
结晶强化就是通过控制结晶条件,在凝固结晶以后获得良好的宏观组织和显微组织,从而提高金属材料的性能。
它包括:(2)形变强化。
金属材料经冷加工塑性变形可以提高其强度。
这是由于材料在塑性变形后位错运动的阻力增加所致。
(3)固溶强化.通过合金化(加入合金元素)组成固溶体,使金属材料得到强化称为固溶强化。
(4)相变强化。
合金化的金属材料,通过热处理等手段发生固态相变,获得需要的组织结构,使金属材料得到强化,称为相变强化。
(5)晶界强化。
晶界部位的自由能较高,而且存在着大量的缺陷和空穴,在低温时,晶界阻碍了位错的运动,因而晶界强度高于晶粒本身;但在高温时,沿晶界的扩散速度比晶内扩散速度大得,晶界强度显著降低。
因此强化晶界对提高钢的热强性是很有效的。
硼对晶界的强化作用,是由于硼偏集于晶界上,使晶界区域的晶格缺位和空穴减少,晶界自由能降低;硼还减缓了合金元素沿晶界的扩散过程;硼能使沿晶界的析出物降低,改善了晶界状态,加入微量硼、锆或硼+锆能延迟晶界上的裂纹形成过程;此外,它们还有利于碳化物相的稳定。
(6)综合强化。
在实际生产上,强化金属材料大都是同时采用几种强化方法的综合强化,以充分发挥强化能力。
例如:1)固溶强化十形变强化,常用于固溶体系合金的强化。
2)结晶强化+沉淀强化,用于铸件强化。
3)马氏体强化+表面形变强化。
对一些承受疲劳载荷的构件,常在调质处理后再进行喷丸或滚压处理。
4)固溶强化+沉淀强化。
对于高温承压元件常采用这种方法,以提高材料的高温性能。
有时还采用硼的强化晶界作用,进一步提高材料的高温强度。
2.合金元素的存在形式根据合金元素与碳的作用不同,可将合金元素分为两大类:碳化物形成元素,它们比Fe具有更强的亲碳能力,在钢中将优先形成碳化物,依其强弱顺序为Zr、Ti、Nb、V、W、Mo、Cr、Mn、Fe等,它们大多是过渡族元素,在周期表上均位于Fe的左侧;非碳化物形成元素,主要包括Ni、Si、Co、Al等,他们与碳一般不生成碳化物而固溶于固溶体中,或生成其它化合物如AlN,一般位于周期表的右侧。
合金元素对钢的影响和作用钢是由铁与一定量的碳组成的一种合金,它通过合金化的方法加入其他元素来改变其性能和结构。
合金元素对钢的影响和作用主要体现在以下几个方面:1.增强钢的硬度和强度:合金元素通过形成固溶体、细化晶粒和形成弥散的硬质相等方式,可以显著提高钢的硬度和强度。
其中,铬、钼、钒、钨等元素能够形成固溶体并加强晶体上的固溶体强化效应;而锰、镍等元素则能够细化晶粒;添加碳可以增加钢的淬透性,从而提高钢的硬度和强度。
2.提高钢的耐腐蚀性:合金元素可以改善钢的耐腐蚀性能。
例如,添加铬可以形成致密的氧化膜,抵御大气、水等介质中的腐蚀;添加镍能够提高钢的耐酸性和抗氢脆性;添加钼可以提高钢的抗氯离子腐蚀性能等。
3.提高钢的热强度和耐热性:合金元素可以提高钢的抗高温氧化和热加工性能。
例如,添加铬、铝等元素可以形成致密的氧化膜,提高钢的耐高温氧化能力;添加钨、钼等元素能够提高钢的耐高温强度和耐热疲劳性能。
4.改善钢的冷热加工性能:添加适量的合金元素可以改善钢的冷热加工性能。
例如,添加铌、钒等元素可以细化晶粒,改善钢的冷加工硬化性能;添加锰、铬等元素可以降低冷脆性,增加钢的冷加工塑性等。
5.调整钢的组织和相变温度:合金元素还能够调整钢的组织和相变温度。
例如,添加铌、钒等元素可以提高钢的相变温度,防止低温组织相变;添加碳可以调整钢的组织结构,使其形成马氏体、贝氏体、奥氏体等不同的组织结构。
6.改善钢的磁性能:添加合适的合金元素可以改善钢的磁性能。
例如,添加铁、镍等元素可以提高钢的磁导率和饱和磁感应强度,从而改善钢的磁性能。
7.提高钢的耐磨性和耐磨损性:合金元素可以提高钢的耐磨性和耐磨损性。
例如,添加硼、钛等元素可以形成高硬度的碳化物,从而显著提高钢的耐磨性;添加铬、钼等元素可以提高钢的抗磨损性能。
总之,合金元素对钢的影响和作用是多方面的,可以显著提高钢的强度、硬度、耐腐蚀性、耐热性、冷热加工性能、组织和相变温度、磁性能、耐磨性和耐磨损性等。
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。
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,可避免晶间腐蚀。
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能力。
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。
在普通低合金钢中加铌,可提高抗大气腐蚀及高温下抗氢、氮、氨腐蚀能力。
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):钴是稀有的贵重金属,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,特别是大气腐蚀性能。
缺点是在热加工时容易产生热脆,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能力。
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,可以改变钢中夹杂物的组成、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。
六、合金元素对钢的性能影响2006-08-28 13:43:00表1—37主要合金元素对钢的性能影响注:“+”表示提高,“一’’表示降低,“O”表示没有影响,“·”表示影响情况尚不清楚,多个“+”或“一”表示提高或降低的强烈程度。
①表示在珠光体钢中;②表示在奥氏体钢中。
表1—38主要合金元素对钢性能影响的有关说明注:各成分的含量皆指质量分数。
****************钢材的质量及性能是根据需要而确定的,不同的需要,要有不同的元素含量.( 1 )碳;含碳量越高,刚的硬度就越高,但是它的可塑性和韧性就越差.( 2 )硫;是钢中的有害杂物,含硫较高的钢在高温进行压力加工时,容易脆裂,通常叫作热脆性.( 3 )磷;能使钢的可塑性及韧性明显下降,特别的在低温下更为严重,这种现象叫作冷脆性.在优质钢中,硫和磷要严格控制.但从另方面看,在低碳钢中含有较高的硫和磷,能使其切削易断,对改善钢的可切削性是有利的.( 4 )锰;能提高钢的强度,能消弱和消除硫的不良影响,并能提高钢的淬透性,含锰量很高的高合金钢(高锰钢)具有良好的耐磨性和其它的物理性能.( 5 )硅;它可以提高钢的硬度,但是可塑性和韧性下降,电工用的钢中含有一定量的硅,能改善软磁性能.( 6 )钨;能提高钢的红硬性和热强性,并能提高钢的耐磨性.(7 )铬;能提高钢的淬透性和耐磨性,能改善钢的抗腐蚀能力和抗氧化作用.(8 )钒;能细化钢的晶粒组织,提高钢的强度,韧性和耐磨性.当它在高温熔入奥氏体时,可增加钢的淬透性;反之,当它在碳化物形态存在时,就会降低它的淬透性.(9 )钼;可明显的提高钢的淬透性和热强性,防止回火脆性,提高剩磁和娇顽力.(10 )钛;能细化钢的晶粒组织,从而提高钢的强度和韧性.在不锈钢中,钛能消除或减轻钢的晶间腐蚀现象.(11 )镍;能提高钢的强度和韧性,提高淬透性.含量高时,可显著改变钢和合金的一些物理性能,提高钢的抗腐蚀能力.(12 )硼;当钢中含有微量的(0.001 -0.005 %)硼时,钢的淬透性可以成倍的提高.(13 )铝;能细化钢的晶粒组织,阻抑低碳钢的时效.提高钢在低温下的韧性,还能提高钢的抗氧化性,提高钢的耐磨性和疲劳强度等.(14 )铜;它的突出作用是改善普通低合金钢的抗大气腐蚀性能,特别是和磷配合使用时更为明显./********************合金元素对钢性能的影响1、硅(Si)是钢中常见元素之一,在炼钢过程中用作还原剂和脱氧剂。
所以钢中常含有0.20%~0.30%的硅。
如果钢中硅含量超过0.50%~0.60%时,硅就算作特殊的合金元素,这种钢就称为“硅钢。
硅能显著提高钢的弹性极限、屈服强度和抗拉强度,故可广泛用于制造重负的弹簧钢。
在凋质结构钢中,硅不仅能增加钢的淬透性,还增加钢淬火后的抗回火性。
因此,常被用作调质结构钢的合金元素,并可用于制造承受重负荷的较大截面零件的无镍铬、高强度、高韧性的高级调质钢。
硅和其他合金元素如钼、钨、铬等结合,有提高钢抗腐蚀和抗高温氧化的作用,可用于制造无镍低铬的不锈耐热钢。
含硅1.0%~4.5%低碳和超低碳钢,具有极高的导磁率,可做电气制造业中的硅钢片。
在热处理时硅易于促使石墨化、产生脱碳现象,故在弹簧中,常加入钨、钒、铬等元素来加以防止。
也用于制造耐磨的石墨钢或模具钢。
但钢中含硅量较高时,在焊接时喷溅较严重,有损焊缝质量,并易导至冷脆,会增加镀锌时锌对铁的破坏作用。
2、锰(Mn)是良好的脱氧剂和脱硫剂。
因此,钢中含0.30%~0.50%的锰是经常的。
在碳素钢中加入0.7%~1.8%或以上的锰时,就算是特殊钢“锰钢”了。
这种含锰量较高的碳素钢的力学性能,要比一般含锰量的好得多,不但有足够的韧性(在适当的热处理条件之下),且有较高的强度和硬度,能提高钢的淬透性,改善钢的热加工性能。
故在低合金结构钢中,含锰钢种发展十分迅速。
利用锰和硫化合所生成的硫化锰(MnS)夹杂,有使切屑易于碎断的作用。
所以在钢中可加适量的锰和硫来生产易切削钢。
此外,锰在合金结构钢、弹簧钢、轴承钢,工具钢、耐磨钢、无磁钢、不锈钢、耐热钢中,也获得广泛的应用。
但锰能使钢的抗腐蚀能减弱,对钢的焊接性能也有不利的影响。
3、镍(Ni)能使钢强化,改善钢的低温性能,特别是韧性,还可以提高钢的淬透性。
镍钢的抗锈性也很强,具有较高的对酸、碱和海水的耐腐蚀能力,但在高温高压下对氧介质的抗腐蚀能力无明显效果,反会造成脱碳促使钢腐蚀破裂。
一般国产低合金结构钢中不加入镍。
镍在高含量时,可显著改变钢和合金的一些物理性能。
但镍是一种重要的战略物资,在全世界范围内比较稀缺,所以作为钢的一种合金元素,应该只在不能用其他元素来获得所需的性能时,才考虑使用镍。
譬如需要在高强度时具有高韧性的重要用途的结构钢,在低温工作条件下具有高韧性的钢,高合金铬镍奥氏体不锈耐热钢,以及要求具有特殊物理性能的钢等。
4、铬(Cr)加入钢中能显著提高钢的抗氧化作用,增加钢的抗腐蚀能力。
并能提高钢的强度和耐磨性。
由于铬加入钢中能改善钢的力学性能及物理和化学性能,因此在各种用途的合金钢中,普遍含有不同数量的铬。
由于目前我国铬资源较少,故因尽量节约使用,特别是在大量生产的结构钢中,应当少用或不用铬。
5、钼(Mo)是一种贵重的合金元素,在我国是富产,但在整个世界范围内的储量却并不丰富。
钼在钢中的作用,可归纳为提高淬透性和热强性,防止回火脆性,提高剩磁和矫顽力,提高在某些介质中(如硫化氢、氨、一氧化碳、水等介质)的抗蚀性与防止点蚀倾向等。
故在结构钢、弹簧钢、轴承钢、工具钢、不锈耐酸钢、耐热钢(也称热强钢)、磁钢等一系列的钢种中,得到广泛的应用。
铬钼钢在很多情况下,可以代替较贵重的铬镍钢来制造各种重要的机件,由于钼增加钢的热强性,所以钼含量较高时,也会增加热加工的困难。
6、铝(Al)是炼钢时的脱氧定氮剂,并且能细化钢的晶粒,提高钢在低温下的韧性,铝对氮有极大的亲和力,含铝的钢渗氮后,在钢种表面牢固地形成一层薄而硬的弥散分布的氮化铝层,从而提高其硬度和疲劳强度,并改善其耐磨性。
铝还具有耐腐蚀性和抗氧化性,可作为不锈耐酸钢的主要合金元素。
在钢的表面镀铝或渗铝,可提高其抗氧化性。