钢的合金元素对热处理的影响

合金元素在钢中的作用C在所有钢中的含量由0.02到1.5％。

随着碳含量的提高，钢的硬度和强度增大，而塑性降低。

Mn脱氧、脱硫（引起热脆），改善钢的淬透性，提高屈服点（因为其降低恭喜转变温度，铁素体量减少），基本不影响延伸率。

含Mn1.3％的高碳钢在淬火状态下呈奥氏体组织，在冲击载荷下有很好的耐磨性。

降低临界转变温度，起到细化珠光体的作用（降低Ar1温度，同时减小奥氏体向珠光体的转变温度），间接提高珠光体强度；扩大γ相区（随Mn含量增加，A4温度升高，A3温度下降）过量的Mn会造成晶粒粗化倾向，增加回火脆的敏感性和过热敏感性（控制热处理加热温度），白点强烈降低马氏体转变温度Mn降低钢的导热率而增大线膨胀系数，因此对对高锰钢锭应缓慢加热和冷却，防止内应力开裂降低焊接性能调质处理：均匀细化组织，得到较好的综合性能Cr0.5～30％。

铁素体组成元素，含铬1.5％时增大钢的硬度和强度且不降低其塑性。

可以提高高温下钢的强度，加大抗酸性。

可以增加淬透性（c曲线右移，珠光体转变温度升高，贝氏体转变温度降低），稍微降低其过热倾向，尤其增强抗磨性。

增加抗氧化性和抗腐蚀能力缩小γ相区降低马氏体转变温度；提高回火温度性。

二次硬化促进回火脆性。

含铬13～30％的铁素体钢或半铁素体钢中在400～500℃长时间加热，导致钢的硬度上升，冲击值下降，称之为475℃脆性（第二类回火脆）明显的树枝状偏析，采用高温扩散退火可以减少枝晶偏析导热性差缩小γ相区Ni提高强度，尤其是冲击韧性，稳定奥氏体；提高抗酸性扩大γ相区形成、稳定奥氏体强化奥氏体和铁素体，并通过细化铁素体晶粒改善低温性能。

降低临界冷却速度，提高淬透性，含镍钢一般不需要水淬，多用于制造大截面重要零件。

使渗碳体分布均匀。

含镍钢渗碳淬火后在渗碳层有大量的残余奥氏体存在，因此渗碳处理后再进行低温处理一般能提高零件表面硬度和零件尺寸的稳定性一般，枝状组织比较严重，锻压后易产生带状组织，应考虑加长高温均匀化时间；增加氢的溶解度或降低γ相到α相的转变温度，增加白点敏感性，因此在锻压后注意缓冷防止白点产生Mo增加钢的硬度、强度和可塑性，增加淬透性，消除回火脆性（单一元素时提高回火脆性，和其他合金元素并用又可以抑制其他元素的回火脆性），提高冲击韧性，耐磨性。

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。

钢性, 化学元素钢材中都含‎有各种各样‎的杂质，杂志含量的‎多寡，直接影响到‎钢材的物理‎化学性质%26mda‎s h;%26mda‎s h;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，当含碳量超过0.23%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－.50%。

在碳素钢中‎加入0.70%以上时就算‎%26ldq‎u o;锰钢%26rdq‎u o;，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。

热处理合金元素的调质影响1、合金元素对钢加热转变的影响除了镍、钴以外，大多数合金元素特别是强碳化物形成元素，使碳的扩散速度降低，奥氏体的形成过程减缓，因此奥氏体化加热温度提高，保温时间延长。

除了锰、硼以外，大多数合金元素阻碍奥氏体晶粒长大，淬火后获得细小马氏体组织。

2、合金元素对钢冷却转变的影响除了Co以外，大多数合金元素溶入奥氏体中，不同程度地阻碍了铁、碳原子的扩散，减缓了奥氏体的分解能力，使奥氏体稳定性提高，C 曲线右移或形成珠光体和贝氏体两个转变区。

除Co、Al外，大多数合金元素使Ms点、Mf点下移，使钢在淬火后残余奥氏体量增多，调质是淬火加高温回火的双重台车炉热处理，其目的是使工件具有良好的综合机械性能。

调质钢有碳素调质钢和合金调质钢二大类，不管是碳钢还是合金钢，其含碳量控制比较严格。

如果含碳量过高，调质后工件的强度虽高，但韧性不够，如含碳量过低，韧性提高而强度不足。

为使调质件得到好的综合性能，一般含碳量控制在0.30~0.50%。

调质淬火时，要求工件整个截面淬透，使工件得到以细针状淬火马氏体为主的显微组织。

通过台车炉高温回火，得到以均匀回火索氏体为主的显微组织。

小型工厂不可能每炉搞金相分析，一般只作硬度测试，这就是说，淬火后的硬度必须达到该材料的淬火硬度，回火后硬度按图要求来检查。

工件调质处理的操作，必须严格按工艺文件执行，我们只是对操作过程中如何实施工艺提些看法。

1、台车炉热处理45钢的调质45钢是中碳结构钢，冷热加工性能都不错，机械性能较好，且价格低、来源广，所以应用广泛。

它的最大弱点是淬透性低，截面尺寸大和要求比较高的工件不宜采用。

45钢淬火温度在A3+(30~50)℃，在实际操作中，一般是取上限的。

偏高的淬火温度可以使工件加热速度加快，表面氧化减少，且能提高工效。

为使工件的奥氏体均匀化，就需要足够的保温时间。

如果实际装炉量大，就需适当延长保温时间。

不然，可能会出现因加热不均匀造成硬度不足的现象。

合金元素对钢的性能影响合金是由两种或两种以上的金属或非金属元素组成的材料。

将合金元素添加到钢中可以改变钢的性能。

这种改变可能包括增加钢的强度、硬度、耐腐蚀性能、热处理性能等。

本文将详细探讨合金元素对钢的主要性能影响。

一、合金元素对钢的强度和硬度的影响1.铬(Cr)：铬是一种常用的合金元素。

它可以提高钢的硬度和耐高温性能。

铬在钢中形成稳定的氧化层，可以防止钢发生锈蚀。

此外，铬还可以提高钢的强度，使其更难弯曲和变形。

2.锰(Mn)：锰是一种常见的合金元素。

它可以提高钢的强度、硬度和耐磨性能。

特别是在高温下，锰可以提高钢的硬度和强度，使其具有更好的耐磨性能。

3.钼(Mo)：钼是一种重要的强化元素。

它可以提高钢的强度、韧性和耐热性能。

钼可以在钢中形成硬质的碳化物，使钢具有更好的耐磨性和抗冲击性。

此外，钼还可以提高钢的耐高温性能。

4.钛(Ti)和铌(Nb)：钛和铌是常用的微合金元素。

它们可以提高钢的强度和硬度，同时也可以细化钢中的晶粒。

这些微合金元素还可以提高钢的高温强度和阻止钢的再结晶。

二、合金元素对钢的耐腐蚀性能的影响1.铬(Cr)：铬是一种重要的防腐蚀元素。

它可以在钢的表面形成稳定的铬氧化层，防止钢被氧化和锈蚀。

铬还可以提高钢的耐腐蚀性能，使钢适用于潮湿和腐蚀性环境。

2.镍(Ni)：镍也是一种常用的防腐蚀元素。

它可以提高钢的耐酸性和耐碱性，因为镍本身具有优异的化学稳定性。

镍还可以改善钢的韧性和抗磨性能。

3.铜(Cu)：铜可以提高钢的抗腐蚀性能。

它可以形成一层稳定的氧化膜，保护钢表面不受腐蚀。

此外，铜还可以提高钢的韧性和耐磨性能。

三、合金元素对钢的热处理性能的影响1.钼(Mo)：钼可以提高钢的热处理稳定性。

钼的加入可以使钢的晶界更加稳定，抑制晶粒长大，提高钢的热稳定性和热处理硬化能力。

2.钛(Ti)和铌(Nb)：钛和铌是常用的微合金元素，可以提高钢的热稳定性和抗热衰退性能。

它们可以在钢中形成稳定的碳化物，细化晶粒并防止晶粒长大。

各种合金元素对钢性能的影响合金化是通过向钢中添加不同的金属元素来改变钢的性能。

下面将介绍18种常见的合金元素对钢的性能的影响。

1.碳(C)：碳是钢中最主要的合金元素之一，它能提高钢的硬度和强度。

2.硅(Si)：硅的加入可以提高钢的耐高温性能和氧化抵抗能力。

3.锰(Mn)：锰的加入可以提高钢的硬度、韧性和耐磨性。

4.磷(P)：磷的加入可以增加钢的冷脆性，但适量的磷可以提高钢的强度和硬度。

5.硫(S)：硫的加入可以提高切削性能和加工性能，但会降低钢的韧性。

6.铬(Cr)：铬的加入可以提高钢的抗热腐蚀性能和抗氧化能力。

7.镍(Ni)：镍的加入可以提高钢的强度、韧性和耐腐蚀性能。

8.钼(Mo)：钼的加入可以提高钢的硬度、强度和耐磨性。

9.钒(V)：钒的加入可以提高钢的强度、耐磨性和抗冲击性。

10.钛(Ti)：钛的加入可以提高钢的强度、韧性和耐腐蚀性能。

11.铝(Al)：铝的加入可以提高钢的强度、硬度和抗腐蚀性能。

12.铜(Cu)：铜的加入可以提高钢的强度、硬度和导热性能。

13.铌(Nb)：铌的加入可以提高钢的强度、耐磨性和抗腐蚀性能。

14.稀土元素(RE)：稀土元素的加入可以改善钢的热处理性能和强度。

15.钒(V)：铌的加入可以增加钢的硬度、强度和韧性。

16.硼(B)：硼的加入可以提高钢的韧性、强度和耐磨性。

17.锡(Sn)：锡的加入可以提高钢的耐腐蚀性和强度。

18.磷(P)：磷的加入可以增加钢的脆性和韧性。

这些合金元素的加入可以根据特定的要求来调整钢的性能，例如提高强度、硬度、韧性、耐腐蚀性能、磨损性能和抗冲击性等。

然而，合金化也会引入一些问题，例如增加成本、降低可焊性和提高加工难度等。

因此，在设计和选择合金钢时需要综合考虑各种因素。

材料中的化学元素对热处理的影响钢性, 化学元素钢材中都含有各种各样的杂质，杂志含量的多寡，直接影响到钢材的物理化学性质%26mdash;%26mdash;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，当含碳量超过0.23%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－.50%。

在碳素钢中加入0.70%以上时就算%26ldquo;锰钢%26rdquo;，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。

1、铬(Cr) [gè]一种金属元素，符号Cr，质硬而脆，抗腐蚀性强。

用于电镀和制造特种钢。

铬能增加钢的淬[cuì]透性并有二次硬化作用。

可提高高碳钢的硬度和耐磨性而不使钢变脆；含量超过12%时。

使钢有良好的高温抗氧化性和耐氧化性介质腐蚀的作用。

还增加钢的热强性，铬为不锈耐酸钢及耐热钢的主要合金元素。

铬能提高碳素钢轧制状态的强度和硬度。

降低伸长率和断面收缩率。

当铬含量超过15%时，强度和硬度将下降，伸长率和断面收缩率则相应地有所提高。

含铬钢的零件经研磨容易获得较高的表面加工质量。

铬在调质结构钢中的主要作用是提高淬透性。

使钢经淬火回火后具有较好的综合力学性能，在渗碳钢中还可以形成含铬的碳化物，从而提高材料表面的耐磨性。

含铬的弹簧钢在热处理时不易脱碳。

铬能提高工具钢的耐磨性、硬度和红硬性。

有良好的回火稳定性。

在电热合金中，铬能提高合金的抗氧化性、电阻和强度。

(1) 对钢的显做组织及热处理的作用A、铬与铁形成连续固溶体，缩小奥氏体相区城。

铬与碳形成多种碳化物，与碳的亲和力大于铁和锰而低于钨、钼等．铬与铁可形成金属间化合物σ相(FeCr)B、铬使珠光体中碳的浓度及奥氏体中碳的极限溶解度减少C、减缓奥氏体的分解速度，显著提高钢的淬透性．但亦增加钢的回火脆性倾向(2)对钢的力学性能的作用A、提高钢的强度和硬度．时加入其他合金元素时，效果较显著B、显著提高钢的脆性转变温度C、在含铬量高的Fe-Cr合金中，若有σ相析出，冲击韧性急剧下降。

(3)对钢的物理、化学及工艺性能的作用A、提高钢的耐磨性，经研磨，易获得较高的表面光洁度B、降低钢的电导率，降低电阻温度系数C、提高钢的矫顽力和剩余磁感．广泛用于制造永磁钢D、铬促使钢的表面形成钝化膜，当有一定含量的铭时，显著提高钢的耐腐蚀性能（特别是硝酸）。

若有铬的碳化物析出时，使钢的耐腐蚀性能下降E、提高钢的抗氧化性能F、铬钢中易形成树枝状偏析，降低钢的塑性G、由于铬使钢的热导率下降，热加工时要缓慢升温，锻、轧后要缓冷(4)在钢中的应用A、合金结构钢中主要利用铬提高淬透性，并可在渗碳表面形成含铬碳化物以提高耐磨性B、弹簧钢中利用铬和共他合金元素一起提供的综合性能C、轴承钢中主要利用铬的特殊碳化物对耐磨性的贡献及研磨后表面光沽度高的优点D、工具钢和高速钢中主要利用铬提高耐磨性的作用，并具有一定的回火稳定性和韧性E、不锈钢、耐热钢中铬常与锰、氮、镍等联合便用，当需形成奥氏体钢时，稳定铁素体的铬与稳定奥氏体的锰、镍之间须有一定比例，如Cr18Ni9等F、我国铬资源较少．应尽量节省铬的使用2、钼(Mo) [mù]一种金属元素。

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。