常用合金元素的作用(共12頁)

1、1、鋼的分類(fn li) 1.1 一般分類 碳鋼也叫碳素鋼，含炭量 WC 小于 2%的鐵碳合金。碳鋼除含碳外一般還含有 少量(sholing)的硅、錳、硫、磷 按用途可以把碳鋼分為碳素結構鋼、碳素工具鋼和易切 削結構鋼三類。碳素結構鋼又分為建筑結構鋼和機器制造結構鋼兩種 按含碳量 可以把碳鋼分為低碳鋼（WC 0.25%）,中碳鋼（WC0.25%0.6%）和高碳鋼 （WC0。6%） 。合金鋼種類很多，通常按合金元素含量多少分為低合金鋼（含量 5） ，中合金鋼（含量 510） ，高合金鋼（含量10） ；按質量分為優(yōu) 質合金鋼、特質合金鋼；按特性和用途又分為合金結構鋼、不銹鋼、耐酸鋼、耐 磨鋼、耐

2、熱鋼、合金工具鋼、滾動軸承鋼、合金彈簧鋼和特殊性能鋼（如軟磁鋼、 永磁鋼、無磁鋼）等。 2、鋼中合金元素(yun s)分類 2.1 根據各種元素在鋼中形成碳化物的傾向，可分為三類： 強碳化物形成元素，如釩、鈦、鈮、鋯等。 這類元素只要有足夠的碳，在 適當?shù)臈l件下， 就形成各自的碳化物;僅在缺碳或高溫的條件下,才以原子狀態(tài)進 入固溶體中。 碳化物形成元素，如錳、鉻、鎢、鉬等。這類元素一部分以原子狀態(tài)進入固 溶體中，另一部分形成置換式合金滲碳體,如(Fe，Mn)3C、(Fe，Cr)3C 等,如果 含量超過一定限度（除錳以外） ，又將形成各自的碳化物,如(Fe，Cr)7C3、(Fe， W)6C 等。

3、 不形成碳化物元素，如硅、鋁、銅、鎳、鈷等。這類元素一般以原子狀態(tài)存 在于奧氏體、鐵素體等固溶體中。合金元素中一些比較活潑的元素，如鋁、錳、 硅、鈦、鋯等，極易和鋼中的氧和氮化合，形成穩(wěn)定的氧化物和氮化物，一般以 夾雜物的形態(tài)存在于鋼中。錳、鋯等元素也和硫形成硫化物夾雜。鋼中含有足夠 數(shù)量的鎳、鈦、鋁、鉬等元素時能形成不同類型的金屬間化合物。有的合金元素 如銅、鉛等，如果含量超過它在鋼中的溶解度，則以較純的金屬相存在。 2.2 鋼中主要合金元素 主要合金元素有硅、錳、鉻、鎳、鉬、鎢、釩、鈦、鈮、鋯、鈷、鋁、銅、 硼、稀土等。其中釩、鈦、鈮、鋯等在鋼中是強碳化物形成元素，只要有足夠的 碳，在適當

4、條件下，就能形成各自的碳化物，當缺碳或在高溫條件下，則以原子 狀態(tài)進入固溶體中；錳、鉻、鎢、鉬為碳化物形成元素，其中一部分以原子狀態(tài) 進入固溶體中，另一部分形成置換式合金滲碳體；鋁、銅、鎳、鈷、硅等是不形 成碳化物元素， 一般以原子狀態(tài)存在于固溶體中。 現(xiàn)分別(fnbi)說明它們在鋼中的作用(zuyng)。 碳（C） ： 是對鋼的性能影響最大的基本元素，是決定鋼力學性能的主要因素。不同的 碳含量依據鋼中雜質元素含量和軋后冷卻條件的不同對于鋼的性能影響是不同 的。一般說來，隨著鋼中碳含量的增加，屈服點和抗拉強度升高，碳鋼在熱軋狀 態(tài)下的硬度直線上升，塑性和韌性降低。在亞共析范圍內（碳含量小于 0

5、.80 時） ，碳對抗拉強度的影響是，隨著碳含量增加，抗拉強度不斷提高；超過共析 范圍后（當碳含量大于 0.80時） ，抗拉強度隨碳含量的增加減緩，最后發(fā)展到 隨碳含量的增加抗拉強度降低。另外，含碳量增加時碳鋼的耐蝕性降低，在露天 料場的高碳鋼就易銹蝕； 同時碳也使碳鋼的焊接性能變壞， 當碳量 0.23%超過時， 鋼的焊接性能變壞，因此用于焊接的低合金結構鋼，含碳量一般不超過 0.20%； 碳能增加鋼的冷脆性(cuxng)和時效敏感性使冷加工（沖壓、垃拔）性能變壞。擴大以 相區(qū)， 但因滲碳體的形成， 不能無限互溶。 在以及 鐵中的最大溶解度為 0.02% 和 2.11%。 硅（Si） 在煉鋼過

6、程中加硅作為還原劑和脫氧劑， 所以在沸騰鋼中， 含硅量很低， 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。 硅能增大鋼液的流動性。硅能顯著提高鋼的彈性極限，屈服點和抗拉強度，故廣 泛用于作彈簧鋼。硅和鉬、鎢、鉻等結合，有提高抗腐蝕性和抗氧化的作用，可 制造耐熱鋼。硅的質量分數(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。含硅 14%的低碳鋼，具有極高的導磁率，用于電器工業(yè)做矽 鋼片。硅能固溶于鐵素體和奧氏體中，能提高鋼的硬度和強度。在普通碳鋼中

7、硅 含量不超過 0.40，這時對力學性能影響不大。當硅含量繼續(xù)增加時，鋼的強 度指標，特別是屈服點有明顯提高，在調質結構鋼中加入 1.01.2%的硅，強度 可提高 1520%，但塑性及韌性降低，伸長率下降，鋼的面縮率和沖擊韌性顯著 降低。 硅能顯著提高鋼的彈性極限、 屈服強度和屈服比以及疲勞強度和疲勞比等。 此外，硅還能提高鋼的脆性轉變溫度，因而在低溫用鋼中應控制它的含量。硅量 增加，會降低鋼的焊接性能。 縮小 相區(qū)， 形成 相圈； 鐵以及 鐵中的最大溶解度分別為 18.5% 在 和 2.15%，不形成碳化物。 為常用脫氧劑，對鐵素體的固溶強化作用僅次于磷，提高鋼的電阻率，降低 磁滯損耗，對磁

8、導率也有所改善，為硅鋼片的主要合金化元素。提高鋼的淬透性 和抗回火性，對鋼的綜合力學性能，特別是彈性極限有利。還可以增強鋼在自然 條件下的耐腐蝕性。 為彈簧鋼和低合金高強度鋼中常用的合金元素， 含量較高時， 對鋼的焊接性不利，因焊接時飛濺嚴重，有損焊縫質量，并易導致冷脆，對中高 碳鋼回火時易產生石墨化。 錳（Mn） 在煉鋼過程中，錳是良好的脫氧劑和脫硫劑，錳作為脫氧除硫的元素加入到 鋼中的。 對于鎮(zhèn)靜鋼來說， 錳可以提高硅和鋁的脫氧效果， 可以同硫形成硫化錳， 相當程度上降低硫在鋼中的危害。錳對碳鋼的力學性能有良好的影響，它能提高 鋼熱軋后的硬度和強度，原因是錳溶入鐵素體中引起固溶強化。因此，

9、精煉過程 中要按照技術要求嚴格穩(wěn)定控制各爐次的錳含量。在一般碳鋼中，錳含量在 0.70以下，對鋼的性能影響不大，量加入在 0.70%以上時就算“錳鋼” ，錳含 量增加到 12時，可使強度提高、塑性降低。在耐熱鋼中錳還可提高鋼的 高溫強度，作用與鎳相似。錳對鋼的高溫瞬時強度雖有所提高，但對持久強度和 蠕變強度沒有什么顯著的作用。提高鋼的淬性，改善鋼的熱加工性能。含錳 11 14%的鋼有極高的耐磨性，用于挖土機鏟斗，球磨機襯板等。錳對提高低碳和 中碳珠光體鋼的強度有顯著的作用。 錳鋼的主要缺點是，含錳較高時，有較明顯的回火脆性現(xiàn)象；錳有促進 晶粒長大的作用，因此錳鋼對過熱較敏感，在熱處理工藝上必須

10、注意。這種缺點 可用加入細化晶粒元素如鉬、釩、鈦等來克服：當錳的質量分數(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。 擴大 相區(qū)，形成無限固溶體，對鐵素體及 A 均有較強的固溶強化作用， 為弱碳化物形成元素，進入滲碳體代替部分鐵原子，形成合金滲碳體。 與硫形成熔點(rngdin)較高的硫化錳，可防止因硫化亞鐵而導致的熱脆現(xiàn)象。降低鋼 的下臨界點，增加 A 冷卻時的過冷度，細化珠光體組織以改善其機械性能，為低 合金鋼的重要合金化元素之一，并為無鎳及少鎳 A 鋼的主要 A 化元素。提高鋼的 淬透性的作用強，但有增加晶粒粗化和回火脆性的不利傾向。 磷（P） 它來源于礦石和生鐵等煉鋼

11、原料。一般來說，磷是鋼中的有害元素。因此通 常要求鋼中含磷量小于 0.045%，優(yōu)質鋼要求更低些。它使焊接性能變壞；特別 是使鋼的脆性轉折溫度急劇上升，即提高鋼的冷脆性（低溫變脆） ，使冷彎性能 變壞，磷能提高鋼的強度，但降低塑性和韌性；由于磷的有害影響，同時考慮到 磷有較大的偏析，因而對其含量要嚴格的控制。但是在含碳量比較低的鋼種(gngzhng)中， 磷的冷脆危害比較小。在這種情況下，可以用磷來提高鋼的強度，如生產的高強 度 IF 鋼就需要加入磷。另外，在適當?shù)那闆r下，還利用磷的其他一些有益作用， 如增加鋼的抗大氣腐蝕能力，如集裝箱用鋼；提高磁性，如電工硅鋼；改善鋼材 的易切削加工性，減少

12、熱軋薄板的粘結等。 硫（S） 他主要來自于煉鐵、 煉鋼時加入的原材料和燃燒產物， 二氧化硫。 一般來說， 硫是有害元素，硫最大的為危害(wihi)是引起鋼在熱加工時開裂，即產生所謂的熱脆， 降低鋼的延展性和韌性，在鍛造和軋制時造成裂紋。硫對焊接性能也不利，降低 耐腐蝕性。所以通常要求硫含量小于 0.055%，優(yōu)質鋼要求小于 0.040%。在鋼中 加入 0.08-0.20%的硫，能提高鋼材的切削加工性，通常稱易切削鋼，這是硫的 有益作用。 鋁（Al） 鋁是鋼中常用的脫氧劑。用作煉鋼時的脫氧定氮劑，細化晶粒，提高沖擊韌 性，如作深沖薄板(bo bn)的 08Al 鋼。抑制低碳鋼的時效，改善鋼在低溫

13、時的韌性，特 別是降低了鋼的脆性轉變溫度；提高鋼的抗氧化性能。曾對鐵鋁合金的抗氧化性 進行了較多的研究；4AI 即可改變氧化皮的結構，加入 6A1 可使鋼在 980C 以下具有抗氧化性。當鋁和鉻配合并用時，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 1 400C 高溫時， 仍具有相當好的抗氧化性。由于鋁的這一作用，常把鋁作為合金元素加入耐熱鋼 中。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。此 外，鋁還能提高對硫化氫和 V2O5 的抗腐蝕性。 缺點： 脫氧時如用鋁量過多， 將促進鋼的石墨化傾向。 當含鋁較高時 其 高溫

14、強度和韌性較低。是影響鋼的熱加工性能、焊接性能和切削加工性能。 鉻（Cr） 在結構鋼和工具鋼中，鉻能顯著提高強度、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(zhngyo)合 金元素。在鋼中的作用(zuyng)： （1）鉻可提高鋼的強度(qingd)和硬度。 （2）鉻可提高鋼的高溫 機械性能。 （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：鉻是顯著提高鋼的脆性轉變溫度鉻能促進鋼的回火脆性。 鎳（Ni） 鎳能提高鋼的強度，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。

15、但由于鎳是較稀缺的資源，故應盡量采用其 他合金元素代用鎳鉻鋼。 在鋼中的作用（1）可提高鋼的強度而不顯著降低其韌性。 （2）鎳可降低鋼 的脆性轉變溫度，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。 鉬（Mo） 鉬對鐵素體有固溶強化的作用，同時也提高碳化物的穩(wěn)定性，因此對鋼的強 度產生有利的影響。結構鋼中加入鉬，能提高機械性能。 還可以抑制合金鋼由 于回火而引起的脆性。在工具鋼中可提高紅性。在冷沖模具鋼中加入鉬能改善韌 性。在熱鍛模具鋼中加入鉬能使鍛模保持比較穩(wěn)定的硬度。在調質鋼中加入 0.2OO.30的鉬，不僅可

16、以提高鋼的淬透性，從而提高鋼的強度和延展性， 而且可以減輕或消除因其他合金元素導致的回火脆性而大大有利于提高鋼的沖 擊韌性。鉬是提高鋼熱強性最有效的合金元素之一，還能強烈地提高鋼中鐵素體 對蠕變的抗力。鉬能使鋼的晶粒細化，提高淬透性和熱強性能，在高溫時保持足 夠的強度和抗蠕變能力(長期在高溫下受到應力，發(fā)生變形，稱蠕變)。 在鋼中的作用（1）鉬對鐵素體有固溶強化作用。 （2）提高鋼熱強性（3）抗 氫侵蝕的作用。 （4）提高鋼的淬透性。缺點：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。鎢（W） 鎢熔點高，比重大，是貴生的合金元素。鎢與碳形成(xngchng)碳化鎢有很高的硬度和 耐磨性

17、。在工具鋼加鎢，可顯著提高紅硬性和熱強性，作切削工具及鍛模具用。 單一含鎢的結構鋼的性能與碳鋼相比無多大改善，當鎢與其他元素合用時，可細 化晶粒，降低回火脆性，從而提高鋼的強度。高合金鎢鋼（如高速鋼）由于含有 大量共晶碳化物，塑性低。鎢能增大鐵的自擴散活化能，顯著提高鋼的再結晶溫 度，因此也能提高鋼在高溫時對蠕變的抗力。 在鋼中的作用(zuyng)(1) 提高強度(qingd)（2）提高鋼的高溫強度。 （3）提高鋼的抗氫性 能。 （4）是使鋼具有熱硬性。 釩（V） 釩對鋼力學性能的影響主要取決于它在鋼中存在的形態(tài)。對于退火的低碳 鋼，如含量低、固溶于鐵素體時，將略增加鋼的強度，并稍降低塑性和韌

18、性；如 以聚集的碳化物存在時，因固定了一部分碳，反而降低鋼的強度。對于中碳鋼， 無論在退火、正火或調質狀態(tài)，釩除提高鋼的強度外，還改善鋼的塑性和韌性。 在彈簧鋼中，與鉻或錳配合使用，增加鋼的彈性極限，并改善冶金質量。少量的 釩使鋼晶粒細化，韌性增加，這對低溫用鋼是很重要的一項特性。但釩含量不宜 過高，因為 V C 在晶內的彌散析出將導致鋼韌性的降低。與此相反，在高溫時， 釩雖細化晶粒，不利于鋼的蠕變性能，但由于 V C 經適當?shù)臒崽幚砗罂梢愿叨?彌散地析出，均勻分布在晶粒內部的結晶面上，又不易聚集成較大的顆粒，將增 加鋼的高溫持久強度和對蠕變的抗力， 降低高溫蠕變速度。 釩與碳形成的碳化物，

19、在高溫高壓下可提高抗氫腐蝕能力。 釩能顯著地改善普通低碳低合金鋼的焊接性 能 鈦(Ti)： 鈦是鋼中強脫氧劑。它能使鋼的內部組織致密，細化晶粒力；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?shù)拟?，可?免晶間腐蝕。 鈦能改善鋼的熱強性，提高鋼的抗蠕變性能及高溫持久強度； （金 屬材料長期在高溫條件下受熱應力的作用而產生緩慢、連續(xù)的塑性變形的現(xiàn)象， 叫金屬的蠕變） 。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 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鋼中的重要合金元素之一 鈮（

20、Nb） 鈮和碳、氮、氧都有極強的結合力，并與之形成相應的極為穩(wěn)定的化合物， 因而能細化晶粒，降低鋼的過熱敏感性和回火脆性，提高強度，但塑性和韌性有 所下降。有極好的抗氫性能，在普通(ptng)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。鈮能提高鋼的熱強性。銅（Cu） 銅是奧氏體形成元素。作用有：改善耐蝕能力，低碳鋼含銅 1，抵抗大氣 腐蝕較不含銅的高出 4 倍；不銹鋼中加銅 34，也有幫助不銹鋼防蝕作用。 可以增加鋼的強度，不宜超過 0.2，借助沉淀硬化來提高合金的抗拉強度；銅 在那些不發(fā)生沉淀硬化的鋼中能夠輕微

21、的提高屈服強度。 在碳鋼中它提高淬透性 并降低延展性。 提高鋼的深沖性能(xngnng)， 0Cr18Ni9Cu3， 如 可以做成各種耐蝕的鉚釘。 作為強化元素加入，如 0Cr17Ni4Cu4Nb（174PH） ，155PH，起到沉淀硬化的 作用。在抗菌不銹鋼中加入，特殊處理后，析出相有較好的殺菌作用。缺點是在 熱加工時容易產生熱脆，銅含量超過 0.5%塑性顯著降低。當銅含量小于 0.50% 對焊接性無影響。銅有石墨化作用。鈷(Co)： 鈷是稀有的貴重金屬(jnsh)，多用于特殊鋼和合金中，如熱強鋼和磁性材料。 硼（B） 鋼中加入微量的硼就可改善鋼的致密性和熱軋性能，提高強度，提高鋼的淬 透性

22、。提高鋼的高溫強度。強化晶界的作用。鋯（Zr）抑制奧氏體晶粒長、控制硫化物的形態(tài)、提高橫向沖擊韌性，改善 鋼材的焊接性能 等。稀土(Xt)： 稀土元素是指元素周期表中原子序數(shù)為 57-71 的 15 個鑭系元素。這些元素 都是金屬，但他們的氧化物很象“土” ，所以習慣上稱稀土。鋼中加入稀土，可 以改變鋼中夾雜物的組成、形態(tài)、分布和性質，從而改善了鋼的各種性能，如韌 性、焊接性，冷加工性能。在犁鏵鋼中加入稀土，可提高耐磨性。 氮（N） ： 鋼中的氮來自爐料、冶煉、澆鑄時鋼液也會從爐氣和大氣中吸收氮。氮引起 碳鋼的淬火時效和形變時效，從而對碳鋼的性能發(fā)生顯著的影響。由于氮的時效 作用，鋼的硬度、強

23、度固然提高，但是塑性和韌性降低，特別是在形變時效的情 況下，塑性和韌性的降低比較顯著。因此，對于普通低合金鋼來說，時效現(xiàn)象是 有害的，因而氮是有害元素。但對于一些細晶粒鋼以及含釩、鈮鋼，由于氮化物 的強化細化晶粒作用，氮成為有益元素。另外，作為合金元素，氮在不銹耐酸鋼 中得到應用，此外，氮化處理方法能使機器零件獲得極好的綜合力學性能，從而 使零件的使用壽命延長。氮能提高焊接性，增加時效敏感性。 （時效硬化就是鋼 材在熱處理后的放置過程中內部組織發(fā)生變化， 通常是第二相的析出導致的鋼材 在放置后比放置前變硬的現(xiàn)象，通常有室溫時效和人工時效兩種，兩者的區(qū)別是 時效溫度的不同） 氫（H） ： 鋼中的

24、氫是由銹蝕含水(hn shu)的爐料或從含有水蒸氣的爐氣中吸收的。 氫對鋼的危 害是很大的。 一是引起氫脆， 即在低于鋼材極限應力的作用下， 經一定的時間后， 在無任何預兆的情況下突然斷裂，往往造成災難性的后果。二是導致鋼材內部產 生大量細微裂紋缺陷白點，在鋼材縱端面上呈光滑的銀白的斑點，在酸洗后 的端面上呈較多的發(fā)絲狀裂紋，白點使鋼材的延伸率顯著下降，尤其是端面收縮 率和沖擊韌性降低得更多， 有時可能接近于零值。 因此具有白點的鋼是不能用的， 這類缺陷主要發(fā)生在合金鋼中。 氧（O）及其他非金屬夾雜物： 氧在鋼中的溶解度很低，幾乎全部以氧化物夾雜形式存在于鋼中，如 FeO、 AL2O3、MnO

25、、CaO、MgO 等。除此之外，鋼中還存在 FeS、MnS、硅酸鹽、氮化物 及磷化物等。這些夾雜物破壞了鋼的基體的連續(xù)性，在靜載荷和動載荷的情況下 往往成為裂紋的起點。 這些非金屬夾雜物的各種( zhn)狀態(tài)不同程度的影響到鋼的各種 性能，尤其是對于鋼的塑性、韌性、疲勞強度和抗腐蝕性等危害很大。因此，對 于非金屬夾雜物應嚴格控制。 3、鋼中合金(hjn)元素作用大量的生產實踐表明，鋼的組織對鋼性能的影響起著決定性的作用，而鋼的 組織又主要取決于它的化學成分和加工的生產工藝過程以及相應的熱處理狀態(tài)。 此外，還與鋼中氣體和非金屬夾雜物的含量及其他的冶金缺陷有關。 按照合金元素對鋼的相變點影響,大致

26、可以歸納為以下三個方面： 改變相變點溫度。一般來說，擴大相(奧氏體)區(qū)的元素，如錳、鎳、碳、 氮、 銅、 鋅等,使 A3 點溫度降低,A4 點溫度升高;相反,縮小相區(qū)的元素， 如鋯、 硼、硅、磷、鈦、釩、鉬、鎢、鈮等,則使 A3 點溫度升高，A4 點溫度降低。惟 有鈷使 A3 和 A4 點溫度均升高。鉻的作用比較特殊,含鉻量小于 7時使 A3 點溫 度降低,大于 7時則使 A3 點溫度提高。 改變共析點 S 的位置?？s小相區(qū)的元素，均使共析點 S 溫度升高；擴大 相區(qū)的元素,則相反。此外幾乎所有合金元素均降低共析點 S 的含碳量，使 S 點向左移。不過碳化物形成元素如釩、鈦、鈮等（也包括鎢、鉬

27、） ，在含量高至 一定(ydng)限度以后,則使 S 點向右移。 改變相區(qū)的形狀、大小和位置。這種影響較為復雜，一般在合金元素含 量較高時，能使之發(fā)生顯著改變。例如鎳或錳含量高時，可使相區(qū)擴展至室溫 以下，使鋼成為單相的奧氏體組織；而硅或鉻含量高時，則可使相區(qū)縮得很小 甚至完全消失，使鋼在任何溫度下都是鐵素體組織。 鋼加熱時的主要固態(tài)相變是非奧氏體相向奧氏體相的轉變， 即奧氏體化的過 程。整個過程都和碳的擴散有關。合金元素中，非碳化物形成元素如鎳、鈷等， 降低碳在奧氏體中的激活能，增加奧氏形成的速度；而強碳化物形成元素如釩、 鈦、鎢等，強烈妨礙碳在鋼中的擴散，顯著減慢奧氏體化的過程。鋼冷卻時的

28、相 變是指過冷奧氏體的分解，包括珠光體轉變（共析分解） 、貝氏體相變及馬氏體 相變。由于鋼中大都存在幾種合金元素的相互作用，致使對鋼冷卻時相變的影響 也復雜得多。僅舉合金元素對過冷奧氏體等溫轉變曲線的影響為例，大多數(shù)合金 元素，除鈷和鋁外，均起減緩奧氏體等溫分解的作用，但各類元素所起的作用有 所不同。不形成碳化物的（如硅、磷、鎳、銅）和少量的碳化物形成元素（如釩、 鈦、鉬、鎢） ，對奧氏體到向珠光體的轉變和向貝氏體的轉變的影響差異不大， 因而使轉變曲線向右推移。 碳化物形成元素（如釩、鈦、鉻、鉬、鎢）如果含量較多，將使奧氏體向珠 光體的轉變顯著推遲，但對奧氏體向貝氏體的轉變的推遲并不顯著，因而

29、使這兩 種轉變的等溫轉變曲線從“鼻子”處分離，而形成兩個 C 形。當這類元素增加 到一定(ydng)程度時，在這兩個轉變區(qū)域的中間還將出現(xiàn)過冷奧氏體的亞穩(wěn)定區(qū)。合金 元素對馬氏體轉變溫度 Ms (起始轉變溫度)和 Mn (終了轉變溫度)的影響也很顯 著，大部分元素均使 Ms 和 Mn 點降低，其中以碳的影響最大,其次為錳、釩、鉻 等；但鈷和鋁則使 Ms 和 Mn 點升高。 對鋼的晶粒度和淬透性的影響 影響奧氏體晶粒度的因素很多。鋼的脫氧和 合金化情況均與“奧氏體本質晶粒度”有關。一般來說,一些不形成碳化物的元 素,如鎳、硅、銅、鈷等,阻止奧氏體晶粒長大的作用較弱,而錳、磷則有促進晶 粒長大的傾

30、向。碳化物形成元素如鎢、鉬、鉻等，對阻止奧氏體晶粒長大起中等 作用。強碳化物形成元素如釩、鈦、鈮、鋯等，強烈地阻止奧氏體晶粒長大，起 細化晶粒作用。鋁雖然屬于(shy)不形成碳化物元素，但卻是細化晶粒和控制晶粒開始 粗化溫度的最常用的元素。 鋼的淬透性（見淬火）高低主要取決于化學成分和晶粒度。除鈷和鋁等元素 外， 大部分合金元素溶入固溶體后都不同程度地抑制過冷奧氏體向珠光體和貝氏 體的相變，增加獲得馬氏體組織的數(shù)量，即提高鋼的淬透性。一些碳化物形成元 素，如釩、鈦、鋯、鎢等，如果形成碳化物而固定了鋼中的碳，反而會降低淬透 性，易使晶粒粗化的元素如錳，能提高淬透性；使晶粒細化的元素如鋁，則降低

31、淬透性。硼是顯著影響淬透性的元素，合金鋼中即使只含十萬分之一的硼，也能 顯著提高鋼的淬透性。 但硼的這種影響僅對低、 中碳鋼有效， 對高碳鋼完全無效。 對鋼的力學性能和回火性能的影響 鋼的性能取決于鐵的固溶體和碳化物各 自性能以及(yj)它們相對分布的狀態(tài)。合金元素對鋼的力學性能的影響也與此有關。 固溶于鐵素體中的合金元素，起固溶強化作用，使強度和硬度提高，但同時使韌 性和塑性相對地降低。其中以磷和硅的固溶強化作用最顯著，而硅對韌性的影響 也最嚴重。少量的錳、鉻或鎳，反而對鐵素體的韌性有一定提高。 調質鋼的韌性脆性轉變溫度是評價力學性能的一項重要指標(zhbio)。 提高轉變 溫度的元素有 B、P、C、Si、Cu、Mo、Cr；降低轉變溫度的元素有 Ni、Mn； 少量時提高、多量時降低轉變溫度的元素有 Ti、V;少量時降低、多量時提 高轉變溫度的元素有 Al。 合金鋼的回火(hu hu)穩(wěn)定性比碳素鋼好， 這是由于合金(hjn)元素在回火時阻礙了鋼中原 子的擴散，因而在同樣溫度下，起到延遲馬氏體分解和抗回火軟化的作用。對合 金鋼的回火穩(wěn)定性影響比較顯著的為：釩、鎢、鈦、鉻、鉬、鈷、硅等元素；影