各种合金元素在钢中的作用
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常见合金元素在钢中的作用合金是由两种或两种以上的金属或非金属元素混合而成的材料,其中一个元素是主要成分,而其他元素被称为合金元素。
在钢中,常见的合金元素有碳、铬、镍、钼、锰、磷、硅等。
每种合金元素在钢中都有不同的作用,下面将详细介绍常见合金元素在钢中的作用。
1.碳(C):碳是钢中最重要的合金元素之一、通过调节碳含量,可以改变钢的硬度、强度和韧性。
低碳钢具有良好的可塑性和焊接性能,但硬度和强度较低;高碳钢硬度和强度较高,但可塑性较差。
合适的碳含量可以平衡钢的各种性能。
2.铬(Cr):铬可以增加钢的硬度、抗磨性和耐腐蚀性。
添加铬的合金钢被称为不锈钢,能够抵抗腐蚀和氧化。
铬还能够提高钢的淬透性,使得钢在淬火时的硬化效果更好。
3.镍(Ni):镍能够提高钢的强度和塑性,并且能够改善钢的耐磨性和耐腐蚀性。
镍还能够提高钢的抗软化和抗氢脆性能,使钢在高温和低温环境下保持其性能。
4.钼(Mo):钼可以提高钢的硬度、强度和韧性,特别对高温下的钢材有很好的效果。
钼还能够改善钢的热强度和抗氧化性,提高钢在高温环境下的稳定性。
5.锰(Mn):锰可以提高钢的硬度、强度和韧性,并且能够改善钢的可塑性和冷加工性能。
锰还能够抑制钢中的晶界腐蚀和热处理硬化,提高钢的耐磨性和耐腐蚀性。
6.磷(P):磷是一种常见的杂质元素,过高的磷含量会降低钢的韧性和塑性,同时还会降低钢的冷加工性能和焊接性能。
因此,在制造高强度低合金钢时,需要控制磷含量。
7.硅(Si):硅可以改善钢的抗氧化性能和耐腐蚀性,提高钢的热稳定性。
硅还能够提高钢的硬化效果和淬透性,使钢具有更好的耐磨性。
除了上述常见的合金元素外,钢中还可能含有其他合金元素如铜、铝、锡等。
这些合金元素的添加都是为了满足特定的使用要求,如提高钢的特殊性能,调整钢的组织和结构等。
总之,各种合金元素的添加可以通过改变钢的组织和性能来满足不同的使用要求。
钢的使用广泛,涵盖了建筑、机械、航空、汽车等多个领域,因此对合金元素的研究和应用具有重要的意义。
合金元素在钢中的作用Mn:1、在低含量范围(Mn≤0.2)内对钢具有很大的强化作用,提高强度、硬度和耐磨性。
降低钢的临界冷却速度。
2、提高钢的淬透性、稍稍改善钢的低温韧性任性。
3在高含量范围的作用主要奥氏体元素。
Si:1、强化铁素体提高钢的强度和硬度降低钢的临界冷却速度提高钢的淬透性。
2、提高钢在氧化性腐蚀介质中的耐蚀性提高钢的耐热性。
3、磁钢中的主要合金元素。
Cr:1、在低合金范围内,对钢有很大的强化作用,提高钢强度、硬度、耐磨性。
2、降低钢的临界冷却速度提高钢的淬透性。
提高钢的耐热性是耐热钢的主要合金元素。
3、在高合金范围内,使钢具有对强氧化性酸等腐蚀性介质的耐腐蚀能力。
Mo:1、强化铁素体,提高钢的强度、硬度。
2、降低钢的临界冷却速度,提高钢的淬透性。
3、提高钢的耐热和高温强度,是热强钢重要合金元素。
Ni:1、提高钢的强度,而不降低其塑性。
2、降低钢的临界冷却速度,提高钢的淬透性。
3、改善钢的低温韧性。
4、扩大奥氏体区,是奥氏体化的有效元素。
5、本身具有一定耐蚀性,对于一些还原性酸类(硫酸、盐酸)有良好的耐蚀能力。
V:1、在低含量(0.05-0.1% )提高韧性,细化晶粒。
2、在高含量(>0.2%)时形成V4C3碳化物,提高热强性。
Al:1、炼钢中良好的脱氧作用。
2、细化晶粒,提高钢的强度。
3、提高钢的抗氧化性能,提高不锈钢对强氧化性酸类的耐蚀能力。
Ti、Nb:1、细化晶粒。
2、在不秀钢中改善抗晶间腐蚀的能力。
Cu:1、强化铁素体(质量分数<1.5%。
)2 、提高钢的耐蚀能力(特别是硫酸)。
3 、产生析出强化作用。
(>3.0% )W:1 、细化晶粒。
2 、提高淬透性。
3 、生成热稳定碳化物和氮化物提高钢的热强性。
Re:1、炼钢中起脱硫去气净化钢液的作用。
2、细化晶粒改善铸态组织(缩小柱状晶区)。
各种合金元素在钢铁中的作用1.碳(C):碳是钢铁中最重要的合金元素之一、适当的碳含量可以增强钢铁的硬度和强度。
碳含量低于0.2%的钢称为低碳钢,适用于焊接和冷冲压加工;碳含量在0.2%到0.5%之间的钢称为中碳钢,具有适中的硬度和强度,适用于机械加工和热处理;碳含量大于0.5%的钢称为高碳钢,具有良好的硬度和耐磨性,适用于制作刀具和弹簧。
2.硅(Si):硅可以提高钢铁的热强度和耐腐蚀性,减少钢铁的热膨胀系数。
适当的硅含量可以提高钢铁的刚性和强度,并且有利于热处理。
3.锰(Mn):锰可以提高钢铁的韧性和强度。
锰的含量越高,钢的强度和硬度越高。
锰还可以提高钢的耐磨性和耐蚀性。
4.磷(P):在低碳钢中,磷可减少钢的韧性和冷加工性能。
在高碳钢中,磷可改善钢铁的切削性能。
因此,磷含量需要适度控制。
5.硫(S):硫可增加钢铁的切削性,但会降低钢铁的塑性和韧性。
因此,在高质量的钢铁制造中,硫含量需要控制在很低的水平。
6.铬(Cr):铬可以提高钢铁的硬度、耐磨性和耐腐蚀性。
铬还可以改善钢的高温强度和耐氧化性。
不锈钢中的铬含量一般在10%到30%之间。
7.镍(Ni):镍可以提高钢铁的韧性和耐腐蚀性。
镍还可以改善钢的高温强度和耐疲劳性。
镍含量在不锈钢中一般在8%到25%之间。
8.钼(Mo):钼可以提高钢铁的强度、硬度和抗热变形能力。
钼还可以改善钢的耐蚀性和耐高温性能。
钼含量在不锈钢中一般在1%到10%之间。
9.钛(Ti)、铌(Nb)、钒(V)等微量合金元素:这些元素通常用作钢铁的强化剂,可以提高钢铁的强度和韧性,同时改善钢铁的热处理性能。
综上所述,合金元素在钢铁中起到非常重要的作用。
通过合适的合金化处理,可以改善钢铁的力学性能、耐蚀性和热处理性能,使其满足不同应用领域的需求。
不同合金元素在钢铁中的作用一、碳(C)在钢铁中的作用。
碳那可是钢铁中的“大明星”呀!它对钢铁的性能影响那叫一个大。
当碳的含量比较低的时候,钢铁的韧性和塑性就比较好,就像是个柔软又有弹性的小弹簧,能经受住不少折腾。
比如说一些建筑用的低碳钢,它就比较适合用来做一些需要承受较大变形而不破裂的结构件。
要是碳的含量增加了,钢铁的硬度和强度就会跟着上去,就像给钢铁穿上了一层坚硬的铠甲。
不过呢,这时候它的韧性和塑性就会下降啦,变得有点脆。
像刀具啊,就需要高碳钢,这样才能保证它足够锋利,切东西的时候杠杠的。
二、硅(Si)在钢铁中的作用。
硅这个家伙呢,也是钢铁里的“重要角色”。
它能提高钢铁的强度和硬度哦,就像给钢铁打了一针“强心剂”。
而且啊,硅还能增加钢铁的弹性极限,让钢铁在受力的时候能更好地恢复原状。
另外呢,硅还能提高钢铁的抗氧化能力。
想象一下,钢铁要是暴露在空气中,很容易就被氧化生锈了,就像人会长皱纹一样。
但是有了硅的帮忙,钢铁就能更好地抵抗这种“衰老”,延长使用寿命啦。
比如说在一些高温环境下工作的零件,就常常会用到含硅量比较高的钢铁。
三、锰(Mn)在钢铁中的作用。
锰就像是钢铁的“活力剂”。
它能消除钢铁中的有害杂质,让钢铁变得更加纯净。
同时呢,锰还能提高钢铁的强度和硬度,让钢铁更加坚韧。
而且锰还能降低钢铁的脆性转变温度,这是什么意思呢?就是说在比较低的温度下,钢铁也不容易变得很脆,还能保持一定的韧性。
这对于一些在寒冷环境下工作的设备来说,那可是非常重要的。
比如说北方冬天的一些工程机械,就需要用含锰量合适的钢铁来制造。
四、磷(P)在钢铁中的作用。
磷这个元素有点“调皮”哦。
在一般情况下,磷在钢铁中是个有害元素。
它会使钢铁的韧性和塑性降低,让钢铁变得很脆,就像一个易碎的玻璃一样。
所以在炼钢的时候,通常要尽量把磷的含量控制得低一些。
不过呢,在某些特殊的情况下,磷也能发挥一点“小作用”。
比如说在一些易切削钢中,适量的磷可以改善钢铁的切削性能,让加工起来更加容易。
各种化学元素在钢中的作用钢是一种由铁、碳和其他合金元素组成的合金材料。
不同的化学元素可以通过合金技术添加到钢中,以改善其性能、增强其力学性能和耐腐蚀性能。
以下是一些常见的化学元素在钢中的作用。
1.碳(C):碳是钢中最重要的合金元素之一,它可以提高钢的硬度和强度。
添加适量的碳可以增强钢材的硬度,但过量的碳会使钢变脆。
碳浓度低于0.2%的钢称为低碳钢,而碳浓度高于0.5%的钢称为高碳钢。
2.硅(Si):硅可以提高钢的抗腐蚀性和耐热性能。
它还可以减少钢的热脆性,提高钢的塑性和可焊性。
3.锰(Mn):锰可以提高钢的强度和硬度。
它还可以改善钢的可塑性、耐热性和耐磨性。
锰还可以降低钢的热脆性,提高钢的焊接性能。
4.硫(S):硫是钢中的一种杂质元素,它容易形成硫化物。
过高的硫含量会降低钢的可塑性和韧性,使其更容易开裂。
因此,通常需要保持钢中的硫含量低于0.05%。
5.磷(P):磷是另一种钢中常见的杂质元素。
过高的磷含量会降低钢的韧性和韧性。
因此,钢中的磷含量通常需要控制在很低的水平。
6.铬(Cr):铬可以提高钢的耐腐蚀性能。
铬与钢中的氧气发生反应,形成一层致密的氧化铬膜,防止进一步的氧化和腐蚀。
二十世纪初使用铬合金的主要用途是防止钢的腐蚀。
7.镍(Ni):镍可以提高钢的强度、韧性和耐腐蚀性。
镍合金可以防止钢材的氧化和腐蚀,并使钢材更耐高温。
8.钼(Mo):钼可以提高钢的强度和硬度。
它还可以提高钢的耐高温性能和耐腐蚀性能。
钼合金被广泛用于制造高温和腐蚀性环境下的零件。
9.铌(Nb)、钛(Ti)、钒(V)等微量元素:这些元素可以用来细化钢的晶粒并提高钢的强度。
它们还可以改善钢的耐热性能和切削性能。
总之,钢中的化学元素可以通过调节合金配方的方式对钢的性能进行调控。
通过合理添加不同的化学元素,可以改善钢的硬度、强度、韧性、耐蚀性、耐高温性能和切削性能,以满足不同领域的需求。
合金元素在钢中的存在形式合金是由两种或更多种金属元素组成的材料,具有优异的性能和特性。
在钢中,合金元素的存在形式可以通过不同的方法来描述。
本文将介绍合金元素在钢中的存在形式,并重点讨论一些常见的合金元素及其在钢中的作用。
一、溶解态存在在钢中,一些合金元素以溶解态的形式存在。
这些元素以原子形式分布在钢的基体中,与铁原子之间形成固溶体。
常见的溶解态合金元素包括锰(Mn)、镍(Ni)、铬(Cr)和钼(Mo)等。
这些合金元素可以增加钢的硬度、强度和耐磨性,提高钢的冷加工性能和耐热性能。
例如,锰是一种重要的合金元素,可以提高钢的强度和硬度,并改善其冷加工性能。
镍可以改善钢的韧性、延展性和可焊性。
铬可以提高钢的耐腐蚀性,形成耐磨层,增加钢的寿命。
钼可以提高钢的耐高温性能和硬度。
二、析出态存在除了溶解态,合金元素还可以以析出态的形式存在。
析出态合金元素是指当钢经过淬火、时效等处理后,合金元素以化合物或固溶体的形式析出在基体中。
这些析出物可以形成弥散的颗粒或晶粒,在晶界或位错附近聚集,从而影响钢的显微组织和性能。
常见的析出态合金元素包括碳(C)、氮(N)、硫(S)等。
例如,高碳钢中的碳以马氏体的形式析出,形成硬脆的组织,提高了钢的硬度和耐磨性。
氮可以形成氮化物,提高钢的强度和耐磨性。
硫可以形成硫化物,提高钢的加工硬化能力和耐蚀性。
三、化合态存在在钢中,合金元素还可以以化合态的形式存在。
化合态合金元素是指与铁原子形成化合物的合金元素,如氧化物、硫化物、碳化物等。
这些化合物通常以颗粒、纤维或薄膜状的形式存在于钢中,并在晶界附近形成障碍,阻碍位错运动,提高钢的强度和硬度。
例如,氧化物可以形成氧化膜,提高钢的耐蚀性和高温氧化性能。
硫化物可以形成硫化膜,提高钢的耐磨性和硬度。
碳化物是一种重要的化合态合金元素,可以形成均匀分布的碳化物颗粒,细化晶粒,提高钢的硬度和耐磨性。
总结起来,合金元素在钢中的存在形式主要有溶解态、析出态和化合态。
合金元素在钢中的作用(完整版)一、合金元素的种类。
钢中常见的合金元素可不少呢,像铬、镍、锰、硅、钼、钨、钒、钛、铌等。
这些合金元素就像是一群小伙伴,各自有着独特的性格和能力,加入到钢里面后就会给钢带来各种各样的变化。
二、提高强度和硬度。
好多合金元素在钢中都能起到提高强度和硬度的作用。
比如说锰元素吧,它在钢中就像是一个小小的强化剂。
当锰加入到钢里后,它能够融入到铁的晶格中,让钢的晶格发生畸变,这样就使得钢的位错运动变得困难。
就好比是原本畅通无阻的道路,突然出现了好多障碍物,位错想要移动就没那么容易了。
这一不容易呢,钢就变得更难变形了,强度和硬度也就提高了。
镍元素也很厉害,它能使钢的原子间结合力增强,从而提高钢的强度和韧性。
三、改善韧性。
有些合金元素是专门来改善钢的韧性的。
例如镍,它在提高强度的同时还能让钢的韧性变得更好。
这就像是给钢注入了一股柔性的力量,让钢在承受外力的时候不会那么脆,而是能够更好地吸收能量。
还有钒元素,它能够细化钢的晶粒,晶粒变小了,钢的韧性也就跟着提高了。
想象一下,原来粗大的晶粒就像是大块的石头,容易断裂,而细化后的晶粒就像是小石子堆积起来的,结构更紧密,不容易散开,韧性自然就好了。
四、提高耐腐蚀性。
铬元素在提高钢的耐腐蚀性方面那可是居功至伟。
当钢中的铬含量达到一定比例时,就会在钢的表面形成一层致密的氧化铬膜。
这层膜就像是一层保护膜,把钢和外界的腐蚀介质隔离开来。
就好像给钢穿上了一件防锈的外衣,不管是潮湿的空气还是一些腐蚀性的化学物质,都很难穿透这层膜去腐蚀钢。
镍元素也能在一定程度上提高钢的耐腐蚀性,当镍和铬配合使用时,效果就更好了,这就是我们常说的不锈钢中的主要合金元素组合。
五、影响钢的耐热性。
合金元素对钢的耐热性影响也很大。
钨和钼元素在高温下能够保持较高的强度,它们就像是钢在高温环境下的坚强守护者。
当钢在高温下工作时,这两个元素能阻止钢的晶粒长大,保证钢的组织结构稳定,从而使钢在高温下也能保持良好的力学性能。
各种元素在钢铁中的作用钢是一种合金,主要由铁、碳和其他合金元素组成。
这些合金元素在钢中起着不同的作用,以下是一些常见的合金元素及其作用:1.碳(C):碳是钢中最重要的合金元素之一,它能够提高钢的硬度和强度。
高碳钢含碳量超过0.6%,通常用于制造刀具和机械零件。
中碳钢常用于制造车轴、齿轮等。
低碳钢含碳量少于0.3%,其韧性较好,常用于制造汽车结构部件等。
2.硅(Si):硅用于降低钢的液相温度和粘度,促进钢的液相区域扩大。
它还能提高钢的强度和耐磨性。
硅常用于制造电力设备、变压器等。
3.锰(Mn):锰能够提高钢的韧性和延展性,并抑制高温下的晶界腐蚀。
锰常用于制造桥梁、建筑结构等。
4.磷(P):磷用于提高低碳钢的强度和硬度,但过高的磷含量会降低钢的可焊性。
因此,磷含量应控制在一定范围内。
5.硫(S):硫能够提高钢的切削性能和机械加工性能。
但高硫含量的钢会降低钢的可焊性和韧性,同时还容易形成疏松铸态组织。
6.铬(Cr):铬是不锈钢的主要合金元素之一,它能够提高钢的耐蚀性和耐磨性。
铬还能提高钢的强度和硬度,常用于制造压力容器、船舶等。
7.镍(Ni):镍能够提高钢的韧性和抗冲击性能。
它还能提高钢的耐高温性能,因此常用于制造汽车发动机、航空发动机等。
8.钼(Mo):钼能够提高钢的硬度和强度,同时还能提高钢的耐腐蚀性能。
它常用于制造汽车结构部件、涡轮发动机等。
9.钒(V):钒能够提高钢的强度和硬度,同时还能提高钢的耐热性能。
钒主要用于制造高速切削工具、齿轮等。
总而言之,钢中各种合金元素的添加能够改善钢的机械性能、耐磨性、耐腐蚀性和热处理性能等。
通过适当调整合金元素的含量,可以生产出满足不同工程要求的各类钢材。
各种合金元素在钢中的作用钢是一种合金,主要由铁和碳组成,但它可以添加大量其他合金元素来改变其性能和特性。
各种合金元素的加入可以影响钢的强度、硬度、延展性、耐蚀性、耐磨性、热稳定性等方面。
以下是一些常见合金元素在钢中的作用:1.碳(C):碳是钢中最常见的合金元素之一、它可以增加钢的硬度和强度,使其适用于制作刀具、机械零部件和结构材料。
高碳钢通常具有优异的切削性能,但其耐腐蚀性较差。
2.锰(Mn):锰是一种强化元素,可以通过形成固溶体或精细分散的化合物来提高钢的硬度和强度。
锰还可以改善钢的韧性和耐磨性,并促进晶界清洁。
锰在高碳钢和耐磨钢中的含量通常较高。
3.硅(Si):硅可以提高钢的强度和硬度,并降低磁性。
硅还可以提高钢的耐热性和抗腐蚀性。
高硅钢常用于电动机和变压器的铁芯。
4.铬(Cr):铬是一种常用的合金元素,可以使钢具有优异的耐蚀性。
它在钢中形成一层致密的氧化铬表面层,称为铬化合物。
这层表面层可以防止钢的进一步腐蚀,并提高其耐磨性。
铬还可以提高钢的高温强度和耐腐蚀性。
不锈钢中的铬含量通常较高,以增加其抵抗腐蚀的能力。
5.钼(Mo):钼可以显著提高钢的强度、硬度、韧性和耐磨性。
它还可以提高钢的耐腐蚀性和高温性能。
钼常用于制造高速切削工具钢、不锈钢和耐火材料。
6.镍(Ni):镍可以提高钢的强度和韧性,并改善其耐腐蚀性。
镍对低温性能和抗蠕变性能也有积极影响。
镍合金钢被广泛用于制造高温压力容器、船舶构件和化学设备。
7.钼(Mo):钼可以显著提高钢的强度、硬度、韧性和耐磨性。
它还可以提高钢的耐腐蚀性和高温性能。
钼常用于制造高速切削工具钢、不锈钢和耐火材料。
8.钛(Ti):钛可以提高钢的强度和耐蚀性。
添加钛可以在晶界处形成碳化物,从而提高钢的硬度和耐磨性。
钛还可以降低钢的热处理敏感性。
9.铌(Nb):铌可以改善钢的高温强度和耐热性。
它可以与碳结合形成稳定的碳化物,并提高钢的强度和耐磨性。
铌钢适用于高温和高压工作条件下的应用。
各种合金元素在钢中的作用为了改善和提高钢的某些性能和使之获得某些特殊性能而有意在冶炼过程中加入的元素称为合金元素。
常用的合金元素有铬、镍、钨、钒、钛、铌、锆、钴、硅、锰、铝、铜、硼、稀土等。
磷、硫、氮等在某些情况下也起到合金的作用。
(1)铬(Cr)铬能增加钢的淬透性并有二次硬化的作用,可提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腐蚀的作用,还增加钢的热强性。
铬为不锈钢耐酸钢及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,降低伸长率和端面收缩率。
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。
含铬钢的零件经过研磨容易获得较高的表面加工质量。
铬在调质结构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。
焊铬的弹簧钢在热处理时不易脱落。
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。
(2)镍(Ni)镍在钢中强化铁素体并细化珠光体,总的效果是提高强度,对塑性的影响不显著。
一般地讲,对不需调质处理而在轧钢、正火或退火状态使用的低碳钢,一定的含镍量能提高钢的强度而不显著降低其韧性。
据统计,每增加1%的镍约可提高强度29.MPa。
随着镍含量的增加,钢的屈服强度比抗拉强度提高的快,因此含镍钢的比可较普通碳素钢高。
镍在提高刚强度的同时,对钢的韧性、塑性以及其他工艺的性能的损害较其他合金元素的影响小。
对于中碳钢,由于镍降低珠光体转变温度,使珠光体变细;又由于镍降低共析点的含碳量,因而和相同的碳含量的碳素钢比,其珠光体数量较多,使含镍的珠光体铁素体钢的强度较相同碳含量的碳素钢高。
反之,若使钢的强度相同,含镍钢的碳含量可以适当降低,因而能使钢的韧性和塑性有所提升。
镍可以提高钢对疲劳的抗力和减小钢对缺口的敏感性。
镍降低钢的低温脆性转变温度,这对低温用钢有极重要的意义。
含镍3.5%的钢可在-100℃时使用,含镍9%的钢则可在-196℃时工作。
镍不增加钢对蠕变的抗力,因此一般不作为热强钢的强化元素。
镍含量高的铁镍合金,其线胀系数随镍含量增减而显著变化,利用这一特性,可以设计和生产具有极低或一定线胀系数的精密合金、双金属材料等。
此外,镍加入钢中不仅能耐酸,而且也能抗碱,对大气及盐都有抗蚀能力,镍是不锈耐酸钢中的重要元素之一。
(3)钼(Mo)钼在钢中能提高淬透性和热强性,防止回火脆性,增加剩磁和矫顽力以及在某些介质中的抗蚀性。
在调质钢中,钼能使较大断面的零件淬深、淬透,提高钢的抗回火性或回火稳定性,使零件可以较高温度下回火,从而更有效地消除(或降低)残余应力,提高塑性。
在渗碳钢中钼除了具有上述作用外,还能在渗碳层中降低碳化物在晶界上形成连续网状的倾向,减少渗碳层中残留的奥氏体,相对地增加了表面层的耐磨性。
在锻模钢中,钼还能保持钢有比较稳定的硬度,增加对变形。
开裂和磨损等的抗力。
在不锈耐酸钢中,钼能进一步提高对有机酸(如乙酸、醋酸、草酸等)以及过氧化氢、硫酸、亚硫酸、硫酸盐、酸性染料、漂白粉液等的抗蚀性。
特别是由于钼的加入,防止了氯离子的存在所产生的点腐蚀倾向。
含1%左右钼的W12Cr4V4Mo高速钢具有耐磨性、回火硬度和红硬性。
(4)钨(W)钨在钢中除形成碳化物外,部分地溶入铁中形成固溶体。
其作用与钼相似,按质量分数计算,一般效果不如钼显著。
钨在钢中主要样图是增加回火稳定性、红硬性、热强性以及由于形成碳化物而增加的耐磨性。
因此它的主要用于工具钢,如高速钢、热锻模具用钢等。
钨在优质弹簧钢中形成难溶碳化物,在较高温度回火时,能缓解碳化物的聚集过程,保持较高的高温强度。
钨还可以降低钢的过热敏感性、增加淬透性和提高硬度。
65SiMnWA弹簧钢热轧后空冷就具有很高的硬度,50mm²截面的弹簧钢在油中即能淬透,可作承受大负荷、耐热(不大于350℃)、受冲击的重要弹簧。
30W4Cr2VA高强度耐热优质弹簧钢,具有大的淬透性,1050-1100℃淬火,550-650℃回火后抗拉强度达1470-1666Pa。
它主要用于制造在高温(不大于500℃)条件下使用的弹簧。
由于钨的加入,能显著提高钢的耐磨性和切削性,所以,钨是合金工具钢的主要元素。
钒和碳、氨、痒有极强的亲和力,与之形成相应的稳定化合物。
钒在钢中主要以碳化物的形式存在。
其主要作用是细化钢的组织和晶粒,降低钢的强度和韧性。
当在高温溶入固溶体时,增加淬透性;反之,如以碳化物形式存在时,降低淬透性。
钒增加淬火钢的回火稳定性,并产生二次硬化效应。
钢中的含钒量,除高速工具钢外,一般均不大于0.5%。
钒在普通低碳合金钢中能细化晶粒,提高正火后的强度和屈服比及低温特性,改善钢的焊接性能。
钒在合金结构钢中由于在一般热处理条件下会降低淬透性,故在结构钢中常和锰、铬、钼以及钨等元素联合使用。
钒在调质钢中主要是提高钢的强度和屈服比,细化晶粒,降低过热敏感性。
在渗碳钢中因能细化晶粒,可使钢在渗碳后直接淬火,不需二次淬火。
钒在弹簧钢和轴承钢中能提高强度和屈服比,特别是提高比例极限和弹簧极限,降低热处理时脱碳敏感性,从而提高了表面质量。
五铬含钒的轴承钢,碳化弥散度高,使用性能良好。
钒在工具钢中细化晶粒,降低过热敏感性,增加回火稳定性和耐磨性,从而延长了工具的使用寿命。
钛和氮、氧、碳都有极强的亲和力,与硫的亲和力比较强。
因此,它是一种良好的脱氧去气剂和固定氮和碳的有效元素。
钛虽然是强碳化物形成元素,但不和其他元素联合形成复合化合物。
碳化钛结合力强,稳定,不易分解,在钢中只有加热到1000℃以上才能缓慢地溶入固溶体中。
在未溶入之前,碳化钛微粒有阻止晶粒长大的作用。
由于钛和碳之间的亲和力远大于铬和碳之间的亲和力,在不锈钢中常用钛来固定其中的碳以消除铬在晶界处的贫化,从而消除或减轻钢的晶间腐蚀。
钛也是强铁氧体形成元素之一,强烈的提高了钢的A和A3温度。
钛在普通低合金钢中能1提高塑性和韧性。
由于钛固定了氮和硫并形成碳化钛,提高了钢的强度。
经正火使晶粒细化,析出形成碳化物可使钢的塑性和冲击韧性得到显著改善,含钛的合金结构钢,有良好的力学性能和工艺性能,主要缺点是淬透性稍差。
在高铬不锈钢中通常需加入约5倍碳含量的钛,不但能提高钢的抗蚀性(主要是抗晶间腐蚀)和韧性;还能组织钢在高温时的晶粒长大倾向和改善钢的焊接性能。
(7)铌/钶(Nb/Cb)铌与钶常和钽共生,它们在钢中的作用相近。
铌和钽部分溶入固溶体,起固溶强化作用。
溶入奥氏体时显著提高钢的淬透性。
但以碳化物和氧化物微粒形式存在时,细化晶粒并降低钢的淬透性。
它能增加钢的回火稳定性,有二次硬化作用。
微量铌可以在不影响钢的塑性和韧性的情况下提高钢的强度。
由于有细化晶粒的作用,能提高钢的冲击韧性并降低其脆性转变稳定。
当含量大于碳的8倍时,几乎可以固定钢中所有的碳,使钢具有良好的抗氧性能。
在奥氏体钢中可以防止氧化介质对钢的晶间腐蚀。
由于固定碳和沉淀硬化作用,能提高热性能,如蠕变强度等。
铌在建筑用普通低合金钢中能提高屈服强度和冲击韧性,降低脆性转变温度有益焊接性能。
在渗碳及调质合金结构钢中在增加淬透性的同时,挺高钢的韧性和低温性能。
能降低低碳马氏体耐热不锈钢的空气硬化性,避免硬化回火脆性,提高蠕变强度。
锆是强碳化物形成元素,它在钢中的作用与铌、钽、钒相似,加入少量锆有脱气、净化和细化晶粒作用,有利于钢的低温性能,改善冲压性能,它常用于制造燃气发动机和弹道导弹结构使用的超高强度钢和镍基高温合金中。
(9)钴(Co)钴多用于特殊的钢和合金中,含钴的高速钢有高的高温硬度,与钼同时加入马氏体时效钢中可以获得超高硬度和良好综合力学性能。
此外,钴在热强钢和磁性材料中也是重要的合金元素。
钴降低钢的淬透性,因此,单独加入碳素钢中会降低调质后的综合力学性能。
钴能强化铁素体,加入碳素钢中,在退火或正火状态下能提高钢的硬度、屈服点和抗拉强度,对伸长率和断面收缩率有不利的影响,冲击韧性也随着钴含量的增加而降低。
由于钴具有抗氧化性能,在耐热钢和耐热合金中得到应用。
钴基合金燃气涡轮中更显示了它特有的作用。
(10)硅(Si)硅能溶于铁素体和奥氏体中提高钢的硬度和强度,其作用仅次于磷,较锰、镍、铬、钨、钼、钒等元素强。
但硅含量超过3%时,将显著降低钢的塑性和韧性。
硅能提高钢的弹性极限、屈服强度和屈服比(σs /σb),以及疲劳强度和疲劳比(σ-1/σb)等。
这是硅或硅锰钢可作为弹簧钢种的缘故。
硅能降低钢的密度、热导率和电导率。
能促使铁素体晶粒粗化,降低矫顽力。
有减小晶体的各向异性倾向,使磁化容易,磁阻减小,可用来生产电工用钢,所以硅钢片的磁阻滞损耗较低。
硅能提高铁素体的导磁率,使钢片在较弱磁场下有较高的磁感强度。
但在强磁场下硅降低钢的磁感强度。
硅因有强的脱氧力,从而减少了铁的磁时时效作用。
含硅的钢在氧化气氛中加热时,表面将形成一层SiO2薄膜,从而提高钢在高温时的抗氧化性。
硅能促使铸钢中的柱状晶成长,降低塑性,硅钢若加热时冷却较快,由于热导率低,钢的内部和外部温差较大,因而断裂。
硅能降低钢的焊接性能。
因为与氧的结合能力硅比铁强,在焊接时容易生成低熔点的硅酸盐,增加熔渣和融化金属的流动性,引起喷溅现象,影响焊接质量。
硅是良好的脱氧剂。
用铝脱氧时酌情加一定量的硅,能显著提高率的脱氧性。
硅在钢中本来就有一定的残存,这是由于炼铁炼钢时作为原料带入的。
在沸腾钢中,硅限制在0.07%,有意加入时,则在炼钢时加入硅铁合金。
(11)锰(Mn)锰是良好的脱氧剂和脱硫剂。
钢中一般都含有一定量的锰,它能消除或减弱由于硫引起的钢的热脆性,从而改善钢的热加工性能。
锰和铁形成的固溶体,提高钢中铁素体和奥氏体的硬度和强度;同时又是碳化物形成的元素,进入渗碳体中取代一部分铁原子,锰在钢中由于降低临界转变温度,起到细化珠光体的作用,也间接地起到提高珠光体钢强度的作用。
锰稳定奥氏体组织的能力仅次于镍,也强烈增加钢的淬透性。
已用含量不超过2%的锰与其他元素配合制成多种合金钢。
锰具有资源丰富、效能多样的特点,获得了广泛的应用,如含锰较高的碳素结构钢、弹簧钢。
在高碳高锰耐磨钢中,锰含量可达10%-14%,经固溶处理后有良好的韧性,当收到冲击而变形时,表面层将因变形而强化,具有高的耐磨性。
锰与硫形成熔点较高的MnS,可防止因FeS而导致的热脆现象。
锰有增加钢晶粒粗化的倾向和回火脆性敏感性。
若冶炼浇注和锻轧后冷却不当,容易使钢产生白点。
(12)铝(Al)铝主要用来脱氧和细化晶粒。
在渗氮钢中促使形成坚硬耐蚀的渗氮层。
铝能抑制低碳钢的时效,提高钢在低温下的韧性。
含量高时能提高钢的抗氧化性及在氧化性酸和H2S气体中的耐蚀性,能改善钢的电、磁性能。