幾種常用合金元素在鋼中的作用

1、幾種常用合金元素在鋼中的作用為了合金化而加入的合金元素，最常用的有硅、錳、鉻、鎳、鉬、鎢、釩，鈦，鈮、硼、鋁等?，F(xiàn)分別說明它們在鋼中的作用。1、 硅在鋼中的作用(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)量分?jǐn)?shù)為1520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(shí)，表面也將形成一層SiO2薄膜，從而提高鋼在高溫時(shí)的抗氧化性。缺點(diǎn)：使鋼的焊接性能惡化。2、錳在鋼中的作用（1）錳對提高鋼的淬透性；（2）錳對提高低碳和中碳珠光體鋼的強(qiáng)度有顯著的作用；（3）錳對鋼的高

2、溫瞬時(shí)強(qiáng)度有所提高。錳鋼的主要缺點(diǎn)是：（1）含錳較高時(shí)，有較明顯的回火脆性現(xiàn)象；（2）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：（3）當(dāng)錳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過1時(shí)，會使鋼的焊接性能變壞，（4）錳會使鋼的耐銹蝕性能降低。3、鉻在鋼中的作用（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） 阻止石墨化；（5） 提高淬透性。缺點(diǎn)：（1）鉻是顯著提高鋼的脆性轉(zhuǎn)變溫度；（2）鉻能促進(jìn)鋼的回火脆性。4、鎳在鋼中的作用（1）可提高鋼的強(qiáng)度而不顯著降低其韌性；（

3、2）鎳可降低鋼的脆性轉(zhuǎn)變溫度，即可提高鋼的低溫韌性；（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。5、鉬在鋼中的作用（1）鉬對鐵素體有固溶強(qiáng)化作用；（2）提高鋼熱強(qiáng)性；（3）抗氫侵蝕的作用；（4）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。6、鎢在鋼中的作用（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。7、釩在鋼中的作用（1）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。8、鈦在鋼中的作用（1）鈦能改善鋼的熱強(qiáng)性，提高鋼的抗蠕

4、變性能及高溫持久強(qiáng)度；（2）并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。9、 鈮在鋼中的作用（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。10、硼在鋼中的作用 （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。11、鋁在鋼中的作用（1）用作煉鋼時(shí)的脫氧定氮?jiǎng)?，?xì)化晶粒，抑制低碳鋼的時(shí)效，改善鋼在低溫時(shí)的

5、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(shí)，其抗氧化性能有更大的提高。例如，含鐵5055、鉻3035、鋁1015的合金，在1400C高溫時(shí)，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)：（1）脫氧時(shí)如用鋁量過多，將促進(jìn)鋼的石墨化傾向。（2）當(dāng)含鋁較高時(shí)其高溫強(qiáng)度和韌性較低。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

6、.23%超過時(shí)，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(shí)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0.500.60%,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

7、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(shí)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

8、性，降低鋼的延展性和韌性，在鍛造和軋制時(shí)造成裂紋。硫?qū)附有阅芤膊焕?，降低耐腐蝕性。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0.080.20%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(shí)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。 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

9、淬透性和熱強(qiáng)性能，在高溫時(shí)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(shí)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?，可避免晶間腐蝕。 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，

10、可顯著提高紅硬性和熱強(qiáng)性，作切削工具及鍛模具用。 12、鈮(Nb)：鈮能細(xì)化晶粒和降低鋼的過熱敏感性及回火脆性，提高強(qiáng)度，但塑性和韌性有所下降。在普通低合金鋼中加鈮，可提高抗大氣腐蝕及高溫下抗氫、氮、氨腐蝕能力。鈮可改善焊接性能。在奧氏體不銹鋼中加鈮，可防止晶間腐蝕現(xiàn)象。 13、鈷(Co)：鈷是稀有的貴重金屬，多用于特殊鋼和合金中，如熱強(qiáng)鋼和磁性材料。 14、銅(Cu)：武鋼用大冶礦石所煉的鋼，往往含有銅。銅能提高強(qiáng)度和韌性，特別是大氣腐蝕性能。缺點(diǎn)是在熱加工時(shí)容易產(chǎn)生熱脆，銅含量超過0.5%塑性顯著降低。當(dāng)銅含量小于0.50%對焊接性無影響。 15、鋁(Al)：鋁是鋼中常用的脫氧劑。鋼中加入少量的鋁，可細(xì)化晶粒，提高沖擊韌性，如作深沖薄板的08Al鋼。鋁還具有抗氧化性和抗腐蝕性能，鋁與鉻、硅合用，可顯著提高鋼的高溫不起皮性能和耐高溫腐蝕的能力。鋁的缺點(diǎn)是影響鋼的熱加工性能、焊接性能和切削加工性能。 16、硼(B)：鋼中加入微量的硼就可改善鋼的致密性和熱軋性能，提高強(qiáng)度。 17、氮(N):氮能提高鋼