3-微合金元素在钢中的作用

钢材中各元素对性能性的影响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。

合金元素在钢铁中的存在形式及其影响一、碳碳是钢铁中的重要元素，它是区分钢铁的主要标志之一。

在决定钢号时，往往注意到碳的含量，碳对钢铁的性能起决定性的作用。

由于碳的存在，才能将钢进行热处理，才能调节和改变其机械性能。

当碳含量在一定范围内时，随着碳含量的增加，钢的硬度和强度得到提高，其塑性韧性下降；反之，则硬度和强度下降，而塑性和韧性提高。

碳在钢铁中的存在形式可分为下列两种：1、化合碳：即碳以化合形态存在。

在钢中主要以铁的碳化物（如Fe3C）和合金元素的碳化物形态存在。

在合金钢中常见的碳化物，如：Mn3C、Cr3C2、WC、W2C、VC、MoC、TiC等，统称为化合碳。

2、游离碳：铁碳固溶体中的碳、无定形碳、石墨碳、退火碳等统称为游离碳。

高碳钢经退火处理时也会有部分游离碳析出。

在铸铁中的碳，除了极少量固溶于铁素体外，常常以游离形态或化合形态，或二者并存的形态存在。

化合碳与游离碳总和称为总碳量。

在分析游离碳较多的铸铁等试样时，应特别注意样品的代表性和均匀性。

游离碳一般不和酸起作用，而化合碳能溶于酸中，借此性质可分离游离碳。

碳化铁容易溶解在各种酸中，并容易被空气所氧化，但是碳化铁不溶于冷的和稀的非氧化性酸（硫酸、盐酸）内，大部分碳化物以黑色或深褐色的沉淀而沉降下来，但是，这种沉淀在氧化剂甚至于在空气中的氧参与下都很易溶解，受到浓硫酸、浓硝酸作用时，碳化铁即被分解而析出不同组分的挥发性碳。

大多数合金元素的碳化物难溶于酸内，为使其完全分解，需采取适当的措施，例如：1、在加热的情况下，将钢样用盐酸或硫酸处理，直至金属部分完全溶解，然后小心加入硝酸使碳化物破坏。

2、钢样内如含有稳定的碳化物时，在用硝酸氧化以前，先行蒸发至开始冒硫酸烟（或蒸发硫磷酸至冒硫酸白烟），然后再仔细地滴加浓硝酸。

3、在钢样中含有极稳定的碳化物，用上述方法不能溶解时，可将钢样用热盐酸、硝酸或盐—硝混合酸处理后，再用高氯酸处理。

在高氯酸蒸发的温度（约200℃）下加热，这时全部碳化物即会分解。

钢材中的合金与杂质含量对其性能的影响一、对钢材一般性能的影响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1 5－20%。

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。

优点：(1)提高钢中固溶体的强度和冷加工硬化程度使钢的韧性和塑性降低。

(2) 硅能显著地提高钢的弹性极限、屈服极限和屈强比,这是一般弹簧钢。

(3)耐腐蚀性。

硅的质量分数为15%- 20%的高硅铸铁，是很好的耐酸材料。

含有硅的钢在氧化气氛中加热时，表面也将形成一层SiO2 薄膜，从而提高钢在高温时的抗氧化性。

缺点：使钢的焊接性能恶化。

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。

优点：（1）锰提高钢的淬透性。

（2）锰对提高低碳和中碳珠光体钢的强度有显著的作用。

（3）锰对钢的高温瞬时强度有所提高。

缺点：①含锰较高时，有较明显的回火脆性现象；②锰有促进晶粒长大的作用，因此锰钢对过热较敏感，在热处理工艺上必须注意。

钢中各元素在钢中的作用李祥才1、碳碳是对钢的强度贡献最大的元素。

碳溶解在钢中形成间隙固溶体，起固溶强化的作用，另外它与强碳化物形成元素如V、Nb、Ti形成碳化物析出时，起到沉淀强化作用。

碳对钢的强度、硬度、塑性、韧性、脱碳倾向和显微组织都有很大影响，其影响往往超过其他合金元素，并且淬火加热时溶入奥氏体的碳能够提高钢的淬透性，但是碳含量增加时会使钢的塑性、韧性明显变差，增加钢的脱碳倾向，其影响往往超过其他合金元素，因此钢中的碳含量不宜太多。

2、硅硅具有明显的固溶强化作用，它不形成碳化物，基本上以固溶状态存在于钢中，在常用合金元素中，硅的固溶强化作用最强。

硅能改变回火时析出碳化物的数量、尺寸和形态，提高钢的回火稳定性及间接的促进沉淀强化的作用。

并且硅还能显著提高钢的弹性极限、屈服极限和屈强比，故广泛用于作弹簧钢。

但硅含量较高时会明显增加钢的脱碳倾向。

3、锰锰是提高淬透性最有效的合金元素，它溶入铁素体中有固溶强化作用，同时能够改善钢的热处理性能，细化珠光体晶粒，提高钢的强度和硬度。

对弹簧钢而言，锰含量只有大于0.5％时，才有可能使淬火时弹簧钢心部完全转变为马氏体，但当锰含量超过1.5％时，韧性会明显下降，因此Mn在钢中含量不宜太高。

4、铬铬是强碳化物形成元素，Cr作为合金元素加入，可降低钢中碳的活度，改善钢的抗氧化作用，增加钢的抗腐蚀能力，提高钢的强度，显著提高钢的淬透性。

Cr与C有较强的亲和力，含Cr１％左右时，钢中渗碳体以（Fe，Cr）3为主。

Cr元素最突出的优点是能够提高钢中碳扩散的激活能，减少钢的脱碳倾向和晶粒粗化倾向。

锰、铬两种元素的主要作用是提高钢的淬透性，特别是两者共用时淬透性效果更好，典型的钢种如弹簧钢SUP9和SUP9A，Mn、Cr共用，可显著提高该类钢的淬透性。

5、钼钼能使钢的晶粒细化，提高淬透性和热强性能，在高温时可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)。

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。

合金元素对焊接性能的影响1、碳（C）：对焊接性及焊缝金属组织性能的影响主要表现在提高强度和硬度，但随着强度和硬度的提高，焊缝金属的塑性、韧性下降。

2、锰（Mn）：来自生铁与脱氧剂。

Mn有很好的脱氧能力，能清除钢中的FeO，还能与S形成MnS，以消除S的有害作用。

这些反应产物大部分进入炉渣而被去除，小部分残留于钢中成为非金属夹杂物。

因此，Mn能改善钢的品质，降低钢的脆性，提高钢的热加工性能。

Mn除了形成MnO和MnS作为杂质存在于钢中以外，在室温下Mn能溶于铁素体中，对钢有一定的强化作用。

3、硅（Si）：来自生铁与脱氧剂。

Si脱氧能力比Mn强，是主要的脱氧剂，能消除FeO夹杂对钢的不良影响。

Si能与FeO作用而形成SiO2，然后进入炉渣而被排除。

Si除了形成SiO2，作为杂质存在于钢中以外，在室温下Si大部分溶于铁素体中，因此Si对钢有强化作用。

4、铬（Cr）：是不锈中的主加元素，Cr与氧生成Cr2O3保护膜，防止氧化，但Cr与C能形成Cr23C6，是导致不锈钢晶间腐蚀的主要原因。

在低合金钢中Cr含量小于1.6%，提高钢的淬透性，不降低钢的冲击韧度。

5、镍（Ni）：在钢中加入镍，可以提高钢的强度和冲击韧度，Ni与Cr配合加入效果更佳。

一般增加低合金钢中的Ni含量会提高钢的屈服强度，但钢中Ni含量较高时热裂纹（主要是液化裂纹）倾向明显增加。

6、钛（Ti）：与O的亲和力很大，以微小颗粒氧化物的形式弥散分布于焊缝中，可以促进焊缝金属晶粒细化。

Ti 与C形成的TiC粒子对焊缝起弥散强化作用。

Ti与B同时加入对焊缝性能的影响最佳，低合金钢中Ti 、B含量的最佳范围Ti =0.01%～0.02%，B=0.002%～0.006%。

7、钼（Mo）：低合金钢焊缝中加入少量的Mo不仅提高强度，同时也能改善韧性。

向焊缝中再加入微量Ti，更能发挥Mo的有益作用，使焊缝金属的组织更加均匀，冲击韧性显著提高。

对于Mo-Ti系焊缝金属，当Mo=0.20%～0.35%,Ti=0.03%～0.05%时，可得到均匀的细晶粒铁素体组织，焊缝具有良好的韧性。

钢材中各微量元素的作用钢材中有各种微量的元素，在为了提高钢材的某一方面的物理性能或者化学性能的时候就会提高一些有益微量元素的含量或者减少一些有害微量元素的含量。

有益的微量元素有碳元素、铬元素、锰元素、钼元素、镍元素、硅元素、钨元素和钒元素等，微量的有害元素主要是指磷元素和硫元素。

这些微量元素在钢材中起到了强度、韧性、耐磨性、耐震性、耐腐蚀性等关键作用。

首先碳元素在钢材中的作用是至关重要的。

如果说钢材是建筑行业的骨，那么碳元素就是钢材中的骨。

碳元素主要作用就是加钢材的硬度。

碳的含量越高，钢材的硬度就越高，钢材中碳的含量和钢材钢材的硬度是正比关系。

但是任何事情都是一把双刃剑，在碳的含量越高时，钢材的硬度会越来越高，但是钢材的塑性和韧性却会越来越差，钢材中碳元素的含量和钢材的塑性、韧性成反比。

所以我们要好好利用碳元素，让钢材的硬度提高和塑性和韧性提高之间做出优化曲线，进行选择。

铬元素能提高钢的钢材的淬透性和耐磨性。

淬透性就是指的是提高钢材在淬火和元素渗透的过程，耐磨性指的是钢材在不断反复摩擦过程中不容易损坏。

铬元素还能够改善钢材的抗腐蚀性和抗氧化性，铬元素含量越高的情况下，在热处理或者焊接等加温情况下可能控制氧化皮的产生，而且在钢材遇到酸与碱的情况下，可以缓解酸碱的腐蚀能力。

锰元素能够提高钢的强度，使钢材能够承受扭矩和压力、剪切力。

并且和铬元素一样能够提高钢材的淬透性，在钢材中有一种含锰量很高的合金钢，它具有十分好的耐磨性能和强度、硬度等其他的物理性能。

我们常常把它叫做高锰钢。

钼元素可以明显的提高钢材的淬透性，这一个功能和铬、锰元素的功能一样。

但是钼元素还可能防止钢材的回火脆性，这样使得需要进行回火处理的钢材含钼元素的重要性。

而且钼元素还有一个非常重要的作用就是能够提高钢材的剩磁性和娇顽性能。

钼元素是耐热钢不可或缺的元素。

镍元素也可以钢材的淬透性，还可以增加钢的强度和韧性。

当镍元素的含量显著提高时，钢材的抗腐蚀能力。

合金元素对钢的影响合金元素在钢中的存在形式：❖溶入铁素体、奥氏体和马氏体中，以固溶体的溶质形式存在❖形成强化相，如溶入渗碳体形成合金渗碳体，形成特殊碳化物或者金属间化合物❖形成非金属夹杂，如合金元素与O、N、S形成氧化物、氮化物和硫化物有些元素如Pb、Ag等游离态存在。

一、合金元素与铁的相互作用1 扩大奥氏体区的元素（奥氏体形成元素）使A4点上升，A3点下降，导致奥氏体稳定区域扩大❖无限扩大奥氏体区的元素：Ni, Mn, Co❖有限扩大奥氏体区的元素：C, Cu, N2. 缩小奥氏体区的元素（铁素体形成元素）使A4点下降，A3点上升，导致奥氏体稳定区域缩小❖完全封闭奥氏体区的元素：Cr, Ti, V, W, Mo, Al, Si❖缩小奥氏体区，但不使之封闭的元素：B, Nb, Zr二、合金元素与碳的相互作用1. 非碳化物形成元素主要包括：B, N, Ni, Cu, Co, Al, Si等➢它们不能与碳元素形成化合物，但可以固溶于铁中形成固溶体➢这些元素都位于元素周期表中铁元素的右边2. 碳化物形成元素主要包括Ti, Zr, Nb, V, W, Mo, Cr, Mn, Fe➢这些元素都位于元素周期表中铁元素的左边➢它们都可与碳元素形成化合物，但形成的碳化物的性质差别很大➢Fe-C相图是研究钢中相变和对碳钢进行热处理时选择加热温度的依据，因此有必要先了解合金元素对Fe-C相图的影响。

➢钢中有三个基本的相变过程：加热时奥氏体的形成、冷却时过冷奥氏体的分解以及淬火马氏体回火时的转变。

合金元素对钢加热时奥氏体形成过程的影响合金元素对减小奥氏体晶粒长大倾向的作用也各不相同。

Ti、V、Zr、Nb等强碳化物形成元素强烈阻碍奥氏体晶粒长大，细化晶粒。

W、Mo、Cr阻止奥氏体晶粒长大的作用中等。

非碳化物形成元素Ni、Si、Cu、Co等阻止奥氏体晶粒长大的作用轻微。

Mn、P有助于奥氏体晶粒的长大。

合金元素对过冷奥氏体分解过程的影响几乎所有的合金元素（除Co）外都使C－曲线向右移动，即减慢珠光体类型转变产物的形成速度。

合金元素在钢中的作用C元素：与钢中的其他合金元素结合形成碳化物硬质相，能与Cr，Fe等形成M7C3，M23C6，M3C等化合物，提高钢的硬度和和耐磨性；碳是碳化物形成的主要因素，碳的含量影响碳化物数量，但是不影响种类。

缺点：碳含量增加时使钢的耐蚀性降低，同时使碳钢焊接性能和冷加工性能变差Cr元素：Cr是一个有效提高耐蚀性的元素及较强的碳化物形成元素，同时C、Cr也是固溶强化元素1）提高钢的强度和硬度，同时降低塑性和韧性；2）使钢具有良好的抗腐蚀和抗氧化性能；3）提高钢的高温机械性能；4）阻止石墨化；5）提高钢的淬透性缺点：促进钢的回火脆性Si元素：非碳化物形成元素；Si钢中还原剂和脱氧剂，能显著提高钢的弹性极限，屈服点，和抗拉强度；与铬、钨、钼等元素结合提高钢的抗腐蚀性能和抗氧化作用；能固溶于铁素体和奥氏体，提高钢的强度和硬度；提高钢的淬透性和抗回火性；缩小γ区；缺点：含量较高时，焊接时造成飞溅，降低钢的焊接性能，会降低焊缝的抗热裂纹能力。

Mn 元素：在炼钢时，提高钢的强度，消除硫的影响，是良好的脱氧剂和脱硫剂；提高钢的淬透性，改善钢的加工性能；含锰量在11%到14%时，钢具有较高的耐磨性；扩大γ区，形成无限固溶体，对铁素体和奥氏体固溶强化，弱碳化物形成元素，进入固溶体代替铁原子形成合金渗碳体；缺点：Mn元素促进晶粒长大，可加入钼、钒、钛来细化晶粒，当锰的质量分数超过1%时，使钢的焊接性能变差；降低钢的耐锈蚀能力。

B元素：有利于脱氧造渣和自熔，提高润湿性；加入微量B，可显著提高钢的淬透性；在 Fe-C-B 系耐磨喷焊材料中，当 B 含量低于 2.37%时，B的含量增加喷焊层的耐磨性上升缓慢，因为形成了硬度不超过 HV1000的含硼渗碳体Fe3(C,B)，Fe23(C,B)6，故耐磨性提高较少。

当B的含量高于2.37%时，合金中出现 Fe2B，而Fe2B 硬度较高，随着Fe2B 的不断增加，涂层中形成均匀的耐磨骨架，能有效地降低高硬度磨粒的进入，故耐磨损性能急剧升高，但硼的含量大于4.0%，由于涂层脆性和形成的喷焊缺陷的增加反而导致涂层耐磨性出现降低的趋势Ni 元素：提高钢的淬透性；改善加工性能和可焊接性能，提高钢的耐腐蚀性能，不仅耐酸而且耐碱及大气腐蚀；细化晶粒；提高钢的强度而不降低其韧性。

几种常用合金元素在钢中的作用为了合金化而加入的合金元素，最常用的有硅、锰、铬、镍、钼、钨、钒，钛，铌、硼、铝等。

现分别说明它们在钢中的作用。

1 、硅在钢中的作用:（1）提高钢中固溶体的强度和冷加工硬化程度使钢的韧性和塑性降低。

（2）硅能显著地提高钢的弹性极限、屈服极限和屈强比,这是一般弹簧钢。

（3）耐腐蚀性。

硅的质量分数为15 ％一20 ％的高硅铸铁，是很好的耐酸材料。

含有硅的钢在氧化气氛中加热时，表面也将形成一层SiO2 薄膜，从而提高钢在高温时的抗氧化性。

缺点：（4）使钢的焊接性能恶化。

2、锰在钢中的作用（1）锰提高钢的淬透性。

（2）锰对提高低碳和中碳珠光体钢的强度有显著的作用。

（3）锰对钢的高温瞬时强度有所提高。

锰钢的主要缺点是，①含锰较高时，有较明显的回火脆性现象；②锰有促进晶粒长大的作用，因此锰钢对过热较敏感t 在热处理工艺上必须注意。

这种缺点可用加入细化晶粒元素如钼、钒、钛等来克服：⑧当锰的质量分数超过1％时，会使钢的焊接性能变坏，④锰会使钢的耐锈蚀性能降低。

3、铬在钢中的作用（1）铬可提高钢的强度和硬度。

（2）铬可提高钢的高温机械性能。

（3）使钢具有良好的抗腐蚀性和抗氧化性（4 ）阻止石墨化（5）提高淬透性。

缺点：①铬是显著提高钢的脆性转变温度②铬能促进钢的回火脆性。

4、镍在钢中的作用（1）可提高钢的强度而不显著降低其韧性。

（2）镍可降低钢的脆性转变温度，即可提高钢的低温韧性。

（3）改善钢的加工性和可焊性。

（4）镍可以提高钢的抗腐蚀能力，不仅能耐酸，而且能抗碱和大气的腐蚀。

5、钼在钢中的作用（1）钼对铁素体有固溶强化作用。

（2）提高钢热强性（3）抗氢侵蚀的作用。

（4）提高钢的淬透性。

缺点：钼的主要不良作用是它能使低合金钼钢发生石墨化的倾向。

6、钨在钢中的作用（1）提高强度（2）提高钢的高温强度。

（3）提高钢的抗氢性能。

（4）是使钢具有热硬性。

因此钨是高速工具钢中的主要合金元素。

7、钒在钢中的作用（1）热强性。

合金元素及伴生元素在钢中所起的一些作用对于合金元素，需要区分是渗碳体、奥氏体或铁素体，以及加入钢中所起的作用。

每一种合金元素按一定百分比单独加入到钢中都会产生一种特性，如同时加入几种则会加强对钢特性的影响，但并不是对一种特性产生相同的影响，也许是作用与反作用，相互抵消。

钢中加入合金元素，只是为所需性能提供前提条件，真正的性能要通过金属加工或热处理才能形成。

原则上钢中加入各种合金元素和伴生元素影响如下：Al 铝熔点：658℃铝是最有效，也是最常用的脱氧、定氮剂。

因而有很好的抗时效性。

少量加入还有助于细化晶粒。

由于铝能与氮形成很硬的氮化物，通常用作氮化钢的一种合金元素。

铝还能提高抗铁锈能力，所以经常被加入到合金铁素体耐热钢中。

对于非合金碳钢，通过渗铝（在钢表面渗铝）可增加防止生成氧化铁皮的能力。

铝会显著缩小γ相区，由于能大大增加矫顽力，因而用于铁-镍-钴-铝永磁合金。

As 砷熔点：817℃砷也能显著缩小γ相区，是一种伴生元素。

在钢中的作用与磷相似，也形成严重偏析。

但这种局部退火时由于含砷造成的偏析比含磷造成的偏析更难消除。

另外，砷还会增加回火脆性，明显减弱韧性并降低焊接性。

B 硼熔点：2300℃由于硼具有很高的中子吸收交叉断面，它被用于原子能设备控制器和屏蔽屏材料中。

在奥氏体18/8 Cr-Ni钢中加硼，通过沉淀硬化可提高屈服点和强度，但在该过程中抗腐蚀性又会降低。

硼造成的沉淀可提高高温奥氏体钢在高温段的强度性能。

对于结构钢，硼也可通过硬化提高表面硬化钢的芯部强度。

但含硼合金钢的焊接性会降低。

Be 铍熔点：1280℃铜铍合金用于制造钟表弹簧，因为它几乎不可磁化，且能耐受比钢弹簧数量更高的负荷循环。

镍铍合金很硬，耐腐蚀，用于外科仪器。

严格限制γ相区。

加铍可以沉淀硬化，但处理过程中降低了韧性。

脱氧效果显著，与硫有强大的亲合力。

C 碳熔点：3540℃碳是钢中最重要和最有影响力的合金元素。

除了碳以外，任何非合金钢在制造过程中都会无意含有其它元素，如硅、锰、磷、硫，再加入合金元素，以获得某些特性，有意增加镁和硅的含量，就形成了合金钢。

构造钢中碳及合金元素的作用1. 构造钢中碳及合金元素的作用〔1〕碳其主要作用是保证钢的硬度、强度与韧性。

例如，普通低碳钢中的低碳就是为了保证钢的良好韧性、优秀的加工工艺性能〔焊接与压力加工工艺性〕，调质钢中的中碳是为了保证经热处理后该钢具有良好的综合力学性能，渗碳钢中的低碳是为保证工件心部具有良好的韧性〔而外表层的高硬度那么由渗碳+相应的热处理工艺来保证〕，弹簧钢中的中、高碳是为保证钢的高强度〔弹性极限、疲劳强度〕。

特例：滚动轴承钢中的高碳那么是为了保证该钢的高硬度、高耐磨性，这又与工具钢一样。

〔2〕合金元素其主要作用可概括为：主加元素〔Cr、Mn、Ni、Si〕——进步淬透性、强化铁素体；辅加元素〔W、Mo、V、Ti〕——细化晶粒、进一步进步淬透性。

例如，在调质钢中主加元素的作用就是进步淬透性、强化铁素体〔微量的合金元素B也具有此作用〕，这样可确保工件在较大截面上均可获得马氏体组织、从而使回火后该钢具有良好的综合力学性能，而辅加元素的作用那么起到在淬火加热时可阻止奥氏体晶粒长大〔即细化晶粒〕、进一步进步钢的淬透性，同时W、Mo又具有防止第二类回火脆性的作用；弹簧钢中主加元素的作用除具有进步淬透性、强化铁素体外，还可进步钢的弹性极限、屈服强度的作用。

［特例：滚动轴承钢中Ｃr 的主要作用是增加钢的淬透性、同时又起着细化晶粒、进步耐磨性的作用，而对大型轴承而言，还须在该钢中参加Ｓi 、Ｍn等以使淬透性进一步进步；低合金构造钢中主加元案为Ｍn 、Cr，因为该钢一般不经过淬火处理，故其作用应主要为固溶强化、细化晶粒、降低韧一脆转折温度的作用，而辅加元素Ｖ、Ｔi 、Ｎｂ、Ａl 等元素也起着细化晶粒．沉淀强化的作用。

］2.工具钢中碳及合金元素的作用〔1〕碳其主要作用是保证高硬度与高耐磨性。

〔特例：热作模具钢中含有中碳〔0.3%—0.６％的碳〕，主要是为了保证较高的韧性及热疲劳抗力〕．〔2〕合金元素其主要作用可概括为：主加元素〔Ｃｒ、W、Ｍｏ、V〕——使钢具有高硬度和高耐磨性；辅加元素〔Ｃr 、Ｍn、Si 、Ni〕——减少工具在热处理时的变形，增加钢的淬透性和回火稳定性。