各類金屬元素的作用

1、幾種常用合金元素在鋼中的作用 碳（C）一種非金屬元素，無臭無味的固體。無定形碳有焦炭，木炭等，晶體碳有金剛石和石墨。鋼中含碳量增加，屈服點(diǎn)和抗拉強(qiáng)度升高，但塑性和沖擊性降低，當(dāng)碳量0.23%超過時，鋼的焊接性能變壞，因此用于焊接的低合金結(jié)構(gòu)鋼，含碳量一般不超過0.20%。碳量高還會降低鋼的耐大氣腐蝕能力，在露天料場的高碳鋼就易銹蝕；此外，碳能增加鋼的冷脆性和時效敏感性。 典型的例子是低碳鋼、高碳鋼、高碳鋼力學(xué)性能變化。一、硅（Si）在鋼中的作用：1、提高鋼中固溶體的強(qiáng)度和冷加工硬化程度使鋼的韌性和塑性降低。2、硅能顯著地提高鋼的彈性極限、屈服極限和屈強(qiáng)比,這是一般彈簧鋼。3、耐腐蝕性。硅的質(zhì)量

2、分?jǐn)?shù)為15一20的高硅鑄鐵，是很好的耐酸材料。含有硅的鋼在氧化氣氛中加熱時，表面也將形成一層SiO2薄膜，從而提高鋼在高溫時的抗氧化性。4、磁鋼中的主要合金元素（含量在0.40%范圍內(nèi)時，改善熱裂傾向，含量高時，易形成柱狀晶，增加熱裂傾向）。5、降低鋼的臨界冷卻速度，提高鋼的淬透性缺點(diǎn)：使鋼的焊接性能惡化。二、錳（Mn）在鋼中的作用:1、在低含量范圍內(nèi)，對鋼具有很大的強(qiáng)化作用，提高強(qiáng)度、硬度和耐磨性。2、降低鋼的臨界冷卻速度，提高鋼的淬透性。3、稍稍改善鋼的低溫韌性。4、在高含量范圍內(nèi)，作為主要的奧氏體化元素。5、錳對提高低碳和中碳珠光體鋼的強(qiáng)度有顯著的作用6、錳對鋼的高溫瞬時強(qiáng)度有所提高。

3、錳鋼的主要缺點(diǎn)是，含錳較高時，有較明顯的回火脆性現(xiàn)象；錳有促進(jìn)晶粒長大的作用，因此錳鋼對過熱較敏感t在熱處理工藝上必須注意。這種缺點(diǎn)可用加入細(xì)化晶粒元素如鉬、釩、鈦等來克服；當(dāng)錳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過1時，會使鋼的焊接性能變壞；錳會使鋼的耐銹蝕性能降低。三、鉻（Cr）在鋼中的作用:1、鉻可提高鋼的強(qiáng)度和硬度。2、鉻可提高鋼的高溫機(jī)械性能。3、使鋼具有良好的抗腐蝕性和抗氧化性。4、降低鋼的臨界冷卻速度，提高鋼的淬透性。5、阻止石墨化缺點(diǎn)：鉻是顯著提高鋼的脆性轉(zhuǎn)變溫度；鉻能促進(jìn)鋼的回火脆性。四、鎳（Ni）在鋼中的作用:1、可提高鋼的強(qiáng)度而不顯著降低其韌性。2、鎳可降低鋼的脆性轉(zhuǎn)變溫度，即可提高鋼的低溫韌性

4、。3、改善鋼的加工性和可焊性。4、鎳可以提高鋼的抗腐蝕能力，不僅能耐酸，而且能抗堿和大氣的腐蝕。五、鉬（Mo）在鋼中的作用:1、鉬對鐵素體有固溶強(qiáng)化作用，提高鋼的強(qiáng)度和硬度。2、提高鋼的耐熱性和高溫強(qiáng)度。3、抗氫侵蝕的作用。4、降低鋼的臨界冷卻速度，提高鋼的淬透性。缺點(diǎn)：鉬的主要不良作用是它能使低合金鉬鋼發(fā)生石墨化的傾向。六、鎢（W）在鋼中的作用:1、提高強(qiáng)度2、提高鋼的高溫強(qiáng)度。3、提高鋼的抗氫性能。4、是使鋼具有熱硬性。因此鎢是高速工具鋼中的主要合金元素。七、釩（V）在鋼中的作用:1、改善熱強(qiáng)性。2、釩能顯著地改善普通低碳低合金鋼的焊接性能。八、鈦（Ti）在鋼中的作用:1、鈦能改善鋼的熱強(qiáng)

5、性，提高鋼的抗蠕變性能及高溫持久強(qiáng)度。2、能提高鋼在高溫高壓氫氣中的穩(wěn)定性。使鋼在高壓下對氫的穩(wěn)定性高達(dá)600以上，在珠光體低合金鋼中，鈦可阻止鉬鋼在高溫下的石墨化現(xiàn)象。因此，鈦是鍋爐高溫元件所用的熱強(qiáng)鋼中的重要合金元素之一。九、鈮（Nb）在鋼中的作用:1、鈮和碳、氮、氧都有極強(qiáng)的結(jié)合力，并與之形成相應(yīng)的極為穩(wěn)定的化合物，因而能細(xì)化晶粒，降低鋼的過熱敏感性和回火脆性。2、有極好的抗氫性能。3、鈮能提高鋼的熱強(qiáng)性。十、硼（B）在鋼中的作用:1、提高鋼的淬透性。2、提高鋼的高溫強(qiáng)度。強(qiáng)化晶界的作用。十一、鋁（Al）在鋼中的作用：1、用作煉鋼時的脫氧定氮劑，細(xì)化晶粒，抑制低碳鋼的時效，改善鋼在低溫時

6、的韌性，特別是降低了鋼的脆性轉(zhuǎn)變溫度；2、提高鋼的抗氧化性能。曾對鐵鋁合金的抗氧化性進(jìn)行了較多的研究；4AI即可改變氧化皮的結(jié)構(gòu)，加入6A1可使鋼在980C以下具有抗氧化性。當(dāng)鋁和鉻配合并用時，其抗氧化性能有更大的提高。例如，含鐵50一55、鉻30一35、鋁10一15的合金，在1400C高溫時，仍具有相當(dāng)好的抗氧化性。由于鋁的這一作用，近年來，常把鋁作為合金元素加入耐熱鋼中。3、此外，鋁還能提高對硫化氫和V2O5的抗腐蝕性。缺點(diǎn)：脫氧時如用鋁量過多，將促進(jìn)鋼的石墨化傾向；當(dāng)含鋁較高時其高溫強(qiáng)度和韌性較低。十二、S（硫）在鋼中的作用:1、硫在鋼中以FeS-Fe共晶體存在于鋼的晶粒周界，降低鋼的力

7、學(xué)性能，優(yōu)制鋼含硫量一般應(yīng)限制在0.04%以下。2、在機(jī)械制造中，有時為了改善某些鋼的切削加工性能，人為將含硫量提高，以形成硫化物，起中斷基體連續(xù)性的作用。缺點(diǎn)：硫含量的提高，增加鑄件熱裂傾向。十三、氫（H）在鋼中的作用:煉鋼過程中鋼液從爐氣中吸收氫，鋼液中氫的溶解度隨溫度升高而提高，在緩慢凝固條件下，氫以針孔形態(tài)析出?？焖倌虝r，析出氫在鐵的晶格內(nèi)造成高應(yīng)力狀態(tài)，導(dǎo)致脆性。十四、氮（N）在鋼中的作用:煉鋼過程中鋼液從爐氣中吸收氮1、鋼液中溶解的氮在凝固過程中因溶解度降低而析出，并與鋼中的Si、Al、Zr等元素化合，生成SiN、AlN、ZrN等氮化物。少量氮化物能細(xì)化鋼的晶粒。氮化物多時，會使

8、鋼的塑性和韌性降低。2、氮屬于擴(kuò)大奧氏體區(qū)元素，在鋼中可部分代替鎳的作用，是鉻錳氮不銹鋼中的合金元素，在超低碳不銹鋼中，可代替碳的作用，提高鋼的強(qiáng)度。十五、氧（O）在鋼中的作用:1、鋼液中溶解的FeO在凝固前溫度降低過程中與鋼液中的碳起反應(yīng)，生成一氧化碳?xì)馀?，在鑄件中造成氣孔。2、鋼液凝固過程中，F(xiàn)eO因溶解度下降而析出在鋼的晶粒周界處，降低鋼的性能。 鋼鐵中所含元素在鋼鐵應(yīng)用的作用2008-11-1215:201、磷（P）：使鋼產(chǎn)生冷脆和降低鋼的沖擊韌性；但可改善鋼的切削性能。2、硅（Si）：能增加鋼的強(qiáng)度、彈性、耐熱、耐酸性及電阻系數(shù)等。冶煉中的脫氧劑能增加鋼的過熱和脫碳敏感性。3、錳（M

9、m）：能提高鋼的強(qiáng)度和硬度及耐磨性。冶煉時的脫氧劑和脫硫劑。4、鉻（Cr）：能增加鋼的機(jī)械性能和耐磨性，可增大鋼的淬火度和淬火后的變形能力。同時又可增加鋼的硬度、彈性、抗磁力和抗強(qiáng)力，增加鋼的耐蝕性和耐熱性等。5、鎳（Ni）：可以提高鋼的強(qiáng)度、韌性、耐熱性、防腐性、抗酸性、導(dǎo)磁性等。增加鋼的淬透性及硬度。6、釩（V）：可賦于鋼的一些特殊機(jī)械性能：如提高抗張強(qiáng)度和屈服點(diǎn)，明顯提高鋼的高溫強(qiáng)度。7、鈦（Ti）：可防止和減少鋼中氣泡的產(chǎn)生，提高鋼的硬度、細(xì)化晶粒、降低鋼的時效敏感性、冷脆性和腐蝕性。8、銅（Cu）：一般如P、S一樣是殘留有害元素。Cu的存在會降低鋼的機(jī)械性能，破壞鋼的焊接性能，會使鋼

10、在鍛軋等加工時產(chǎn)生熱脆性。鋼中加入一定量的Cu，可提高鋼的退火硬度，降低成本。若含Cu0.150.25%時，可使鋼的耐大氣腐蝕的性能。9、鋁（Al）：（1）低碳結(jié)構(gòu)鋼中0.51%的Al有助于增加鋼的硬度和強(qiáng)度；（2）鉻鉬鋼和鉻鋼中含Al可增加其耐磨性；（3）高碳工具鋼中Al的存在可使產(chǎn)生淬火脆性。10、鎢（W）：可提高鋼的蠕變強(qiáng)度，又是鋼中碳化物的強(qiáng)促進(jìn)劑，每1%的W可提高鋼的抗張強(qiáng)度和屈服點(diǎn)4#215;9.8N/cm,并使其具有回火穩(wěn)定性和高溫強(qiáng)度。11、鉬（Mo）：可增加鋼的強(qiáng)度又不致降低鋼的可塑性和韌性，同時又能使鋼在高溫下具有足夠的強(qiáng)度，能改善鋼的冷脆性和耐磨性等。12、鈷（Co）：可

11、以提高和改善鋼的高溫性能，增加其紅硬性，提高鋼的抗氧化性和耐蝕性能等。13、鈮（Nb）：可使鋼的晶粒細(xì)化，降低鋼的過熱敏感性及回火脆性；改善鋼的焊接性能，提高耐熱鋼的強(qiáng)度和抗蝕性等。14、鉭（Ta）：提高鋼的質(zhì)量及機(jī)械性能，提高合金的熔點(diǎn)、高溫強(qiáng)度、碳化物及相的穩(wěn)定性。15、鋯（Zr）:冶煉過程中的除氧、硫、磷劑，Zr、Hf能提高鋼的強(qiáng)度與硬度，尤其是鋼的持久強(qiáng)度及改善鋼的焊接性能。16、稀土（Re）:是很好的脫氧、脫硫劑。能消除或見減弱鋼中許多有害元素的影響，改善鋼的質(zhì)量。在不銹耐熱鋼中加入Re可改善鋼的熱加工性能，結(jié)構(gòu)鋼中加入Re可提高其塑性及韌性。17、硼（B）：鋼中的“維生素“。能成倍

12、地增加淬火性；增加鋼的硬度和抗張力；改善鋼的焊接性能等。低碳鋼中加入0.14.5%的B，有吸收中子的功能。18、鈣（Ca）：可以提高鋼的強(qiáng)度及切削性能。冶煉過程中的凈化劑。（除氧、硫、磷等）常見元素在鋼中的作用在鋼材中添加不同的元素,可以使鋼產(chǎn)生多種類型的產(chǎn)品,下面是一些元素對鋼起的作用的介紹.（1）碳；含碳量越高，鋼的硬度就越高，但是它的可塑性和韌性就越差.相反,含炭量越低,鋼的硬度就越低,但其塑性和韌性就越好.（2）硫；含硫較高的鋼在高溫進(jìn)行壓力加工時，容易脆裂，通常叫作熱脆性所以說硫是鋼中的有害雜物，（3）磷；但從另方面看，在低碳鋼中含有較高的硫和磷，能使其切削易斷，對改善鋼的可切削性是

13、有利的但在含炭量高的鋼材中,能使鋼的可塑性及韌性明顯下降，特別的在低溫下更為嚴(yán)重，這種現(xiàn)象叫作冷脆性在優(yōu)質(zhì)鋼中，硫和磷要嚴(yán)格控制（4）錳；能提高鋼的強(qiáng)度，能消弱和消除硫的不良影響，并能提高鋼的淬透性，含錳量很高的高合金鋼（高錳鋼）具有良好的耐磨性和其它的物理性能（5）硅；它可以提高鋼的硬度，但是可塑性和韌性下降，電工用的鋼中含有一定量的硅，能改善軟磁性能（6）鎢；能提高鋼的紅硬性和熱強(qiáng)性，并能提高鋼的耐磨性（7）鉻；能提高鋼的淬透性和耐磨性，能改善鋼的抗腐蝕能力和抗氧化作用（8）釩；能細(xì)化鋼的晶粒組織，提高鋼的強(qiáng)度，韌性和耐磨性當(dāng)它在高溫熔入奧氏體時，可增加鋼的淬透性；反之，當(dāng)它在碳化物形態(tài)存

14、在時，就會降低它的淬透性（9）鉬；可明顯的提高鋼的淬透性和熱強(qiáng)性，防止回火脆性，提高剩磁和嬌頑力（10）鈦；能細(xì)化鋼的晶粒組織，從而提高鋼的強(qiáng)度和韌性在不銹鋼中，鈦能消除或減輕鋼的晶間腐蝕現(xiàn)象（11）鎳；能提高鋼的強(qiáng)度和韌性，提高淬透性含量高時，可顯著改變鋼和合金的一些物理性能，提高鋼的抗腐蝕能力（12）硼；當(dāng)鋼中含有微量的（0.0010.005）硼時，鋼的淬透性可以成倍的提高（13）鋁；能細(xì)化鋼的晶粒組織，阻抑低碳鋼的時效提高鋼在低溫下的韌性，還能提高鋼的抗氧化性，提高鋼的耐磨性和疲勞強(qiáng)度等（14）銅；它的突出作用是改善普通低合金鋼的抗大氣腐蝕性能，特別是和磷配合使用時更為明顯摘要：化學(xué)元素

15、對鋼性能的影響,碳素工具鋼（一）生產(chǎn)品種熱軋棒材圓鋼直徑或方鋼邊長8mm80mm段制棒材圓鋼直徑或方鋼邊長50mm150mm.化學(xué)元素對鋼性能的影響1、碳（C）：鋼中含碳量增加，屈服點(diǎn)和抗拉強(qiáng)度升高，但塑性和沖擊性降低，當(dāng)碳量0.23%超過時，鋼的焊接性能變壞，因此用于焊接的低合金結(jié)構(gòu)鋼，含碳量一般不超過0.20%。碳量高還會降低鋼的耐大氣腐蝕能力，在露天料場的高碳鋼就易銹蝕；此外，碳能增加鋼的冷脆性和時效敏感性。2、硅（Si）：在煉鋼過程中加硅作為還原劑和脫氧劑，所以鎮(zhèn)靜鋼含有0.150.30%的硅。如果鋼中含硅量超過0.50-0.60%,硅就算合金元素。硅能顯著提高鋼的彈性極限，屈服點(diǎn)和抗

16、拉強(qiáng)度，故廣泛用于作彈簧鋼。在調(diào)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼中加入1.01.2%的硅，強(qiáng)度可提高1520%。硅和鉬、鎢、鉻等結(jié)合，有提高抗腐蝕性和抗氧化的作用，可制造耐熱鋼。含硅14%的低碳鋼，具有極高的導(dǎo)磁率，用于電器工業(yè)做矽鋼片。硅量增加，會降低鋼的焊接性能。3、錳（Mn）：在煉鋼過程中，錳是良好的脫氧劑和脫硫劑，一般鋼中含錳0.300.50%。在碳素鋼中加入0.70%以上時就算“錳鋼”，較一般鋼量的鋼不但有足夠的韌性，且有較高的強(qiáng)度和硬度，提高鋼的淬性，改善鋼的熱加工性能，如16Mn鋼比A3屈服點(diǎn)高40%。含錳1114%的鋼有極高的耐磨性，用于挖土機(jī)鏟斗，球磨機(jī)襯板等。錳量增高，減弱鋼的抗腐蝕能力，降低焊接

17、性能。4、磷（P）：在一般情況下，磷是鋼中有害元素，增加鋼的冷脆性，使焊接性能變壞，降低塑性，使冷彎性能變壞。因此通常要求鋼中含磷量小于0.045%，優(yōu)質(zhì)鋼要求更低些。5、硫（S）：硫在通常情況下也是有害元素。使鋼產(chǎn)生熱脆性，降低鋼的延展性和韌性，在鍛造和軋制時造成裂紋。硫?qū)附有阅芤膊焕档湍透g性。所以通常要求硫含量小于0.055%，優(yōu)質(zhì)鋼要求小于0.040%。在鋼中加入0.08-0.20%的硫，可以改善切削加工性，通常稱易切削鋼。6、鉻（Cr）：在結(jié)構(gòu)鋼和工具鋼中，鉻能顯著提高強(qiáng)度、硬度和耐磨性，但同時降低塑性和韌性。鉻又能提高鋼的抗氧化性和耐腐蝕性，因而是不銹鋼，耐熱鋼的重要合金元素

18、。7、鎳(Ni)：鎳能提高鋼的強(qiáng)度，而又保持良好的塑性和韌性。鎳對酸堿有較高的耐腐蝕能力，在高溫下有防銹和耐熱能力。但由于鎳是較稀缺的資源，故應(yīng)盡量采用其他合金元素代用鎳鉻鋼。8、鉬(Mo)：鉬能使鋼的晶粒細(xì)化，提高淬透性和熱強(qiáng)性能，在高溫時保持足夠的強(qiáng)度和抗蠕變能力(長期在高溫下受到應(yīng)力，發(fā)生變形，稱蠕變)。結(jié)構(gòu)鋼中加入鉬，能提高機(jī)械性能。還可以抑制合金鋼由于火而引起的脆性。在工具鋼中可提高紅性。9、鈦(Ti)：鈦是鋼中強(qiáng)脫氧劑。它能使鋼的內(nèi)部組織致密，細(xì)化晶粒力；降低時效敏感性和冷脆性。改善焊接性能。在鉻18鎳9奧氏體不銹鋼中加入適當(dāng)?shù)拟仯杀苊饩чg腐蝕。10、釩(V)：釩是鋼的優(yōu)良脫氧劑。鋼中加0.5%的釩可細(xì)化組織晶粒，提高強(qiáng)度和韌性。釩與碳形成的碳化物，在高溫高壓下可提高抗氫腐蝕能力。11、鎢(W)：鎢熔點(diǎn)高，比重大，是貴生的合金元素。鎢與碳形成碳化鎢有很高的硬度和耐磨性。在工具鋼加鎢，可顯著提