合金元素对钢的性能影响

表1—37主要合金元素对钢的性能影响 元素 名称 强 度 弹 性 冲击 韧度 屈 服 点 硬 度 伸 长 蛊 断面 收缩 率 低温 韧性 高温 强度 耐 磨 性 被切 削性 锻 压 性 渗碳 性能 渗氮 性能 抗氧 化性 耐 蚀 性 冷却 速度 mr① + + 0 + + o o + o -- - + o o o · - mn② + · · - --- +++ o + · --- --- · · -- · -- cr ++ + - ++ ++ - - · + + · - ++ ++ --- +++ --- ni① + · o + + o o ++ + -- - - · · - · -- ni② + · +++ - -- +++ ++ ++ +++ · --- --- · · -- ++ -- si + +++ - ++ + - · · + - - - - - + - cu + · 0 ++ + 0 o · + · 0 --- · · o + · m0 + · - + + - - · ++ ++ - - +++ ++ ++ · -- c0 + · - + + - - · ++ +++ o - · · - · ++ v + + - + + o o + ++ ++ · - ++++ + - + -- w + · o + + - - +++ +++ -- -- ++ + -- · -- al + · - + + · - + · · · -- · +++ -- · · ti + - + + + - + + + + s · · - · · - - · · · +++ --- · · · - · p + · --- + + - - · · · ++ - · · · · · 注：“+”表示提高，“一’’表示降低，“o”表示没有影响，“·”表示影响情况尚不清楚，多个“+”或“一”表示提 高或降低的强烈程度。 ①表示在珠光体钢中；②表示在奥氏体钢中。 表1—38主要合金元素对钢性能影响的有关说明 元素名称 对性能主要影响 al 主要作用为细化晶粒和脱氧，在渗氮钢中能促成渗氮层，含量高时，能提高高温抗氧化性，耐h2s气体的腐蚀作用，固溶强化作用大，提高耐热合金的热强性，有促使石墨化倾向 b 微量硼能提高钢的淬透性，但随钢中碳含量增加，淬透性的提高逐渐减弱以至完全消失 c 含量增加，钢的硬度和强度也提高，但塑性和韧性随之下降 c0 有固溶强化作用，使钢具有红硬性，提高高温性能、抗氧化和耐腐蚀性，为高温合金及超硬高速钢的重要合金元素，提高钢的ms点，降低钢的淬透性 cr 提高钢的淬透性，并有二次硬化作用，增加高碳钢的耐磨性，含量超过12％时，使钢具有良好的高温抗氧化性和耐氧化性介质腐蚀作用，提高钢的热强性，是不锈耐酸钢及耐热钢的主要合金元素，但含量高时易产生脆性 cu 含量低时，作用和镍相似，含量较高时，对热变形加工不利，如超过o．30％时，在热变形加工时导致高温铜脆现象，含量高于o．75％时，经固溶处理和时效后可产生时效强化作用。在低碳合金钢中，特别是与磷同时存在，可提高钢的抗大气腐蚀性，2％一3％的铜在不锈钢中可提高对硫酸、磷酸及盐酸等的抗腐蚀性及对应力腐蚀的稳定性 mn 降低钢的下临界点，增加奥氏体冷却时的过冷度，细化珠光体组织以改善其力学性能，为低合金钢的重要合金元素，能明显提高钢的淬透性，但有增加晶粒粗化和回火脆性的不利倾向 mo 提高钢的淬透性，含量0.5％时，能降低回火脆性，有二次硬化作用。提高热强性和蠕变强度，含量2％～3％时，提高抗有机酸及还原性介质腐蚀能力 n 有不明显的固溶强化及提高淬透性的作用，提高蠕变强度，与钢中其他元素化合，有沉淀硬化作用，表面渗氮，提高硬度及耐磨性，增加抗蚀性，在低碳钢中，残余氮会导致时效脆性 nb 固溶强化作用很明显，提高钢的淬透性(溶于奥氏体时)，增加回火稳定性，有二次硬化作用，提高钢的强度、冲击韧性，当含量高时(大于碳含量的8倍)，使钢具有良好的抗氢性能，并提高热强钢的高温性能(蠕变强度等) ni 提高塑性及韧性，(提高低温韧性更明显)，改善耐蚀性能，与铬、钼联合使用，提高热强性，是热强钢及不锈耐酸钢的主要合金元素之一 p 固溶强化及冷作硬化作用很好，与铜联合使用，提高低合金高强度钢的耐大气腐蚀性能，但降低其冷冲压性能，与硫、锰联合使用，改善切削性，增加回火脆性及冷脆敏感性 pb 改善切削加工性 re 包括镧系元素及钇和钪等17个元素，有脱气、脱硫和消除其他有害杂质作用，改善钢的铸态组织，o．2％的含量可提高抗氧化性、高温强度及蠕变强度，增加耐蚀性 s 改善切削性。产生热脆现象，恶化钢的质量，硫含量高，对焊接性产生不好影响 si 常用的脱氧剂，有固熔强化作用，提高电阻率，降低磁滞损耗，改善磁导率，提高淬透性，抗回火性，对改善综合力学性能有利，提高弹性极限，增加自然条件下的耐蚀性。含量较高时，降低焊接性，且易导致冷脆。中碳钢和高碳钢易于在回火时产生石墨化 ti 固溶强化作用强，但降低固溶体的韧性，固溶于奥氏体中提高钢的淬透性，但化合钛却降低钢的淬透性。改善回火稳定性，并有二次硬化作用，提高耐热钢的抗氧化性和热强性，如蠕变和持久强度，且改善钢的焊接性 v 固溶于奥氏体中可提高钢的淬透性，但化合状态存在的钒，会降低钢的淬透性，增加钢的回火稳定性，并有很强的二次硬化作用，固溶于铁素体中有极强的固溶强化作用。细化晶粒以提高低温冲击韧性，碳化钒是最硬耐磨性最好的金属碳化物，明显提高工具钢的寿命，提高钢的蠕变和持久强度，钒、碳含量比超过5.7时，可大大提高钢抗高温高压氢腐蚀的能力，但会稍微降低高温抗氧化性 w 有二次硬化作用，使钢具有红硬性，提高耐磨性，对钢的淬透性、回火稳定性、力学性能及热强性的影响均与钼相似，稍微降低钢的抗氧化性 zr 锆在钢中作用与铌、钛、钒相似，含量小时，有脱氧、净化和细化晶粒的作用，提高钢的低温韧性，消除时效现象，提高钢的冲压性能 注：各成分的含量皆指质量分数。


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