[2017年整理]常见元素对钢性能的影响.docVIP

常见元素对钢性能的影响 1.碳C 由于其对钢的性能的影响常被称为“控制者”。虽然碳本身不具有强度和硬度，但是在固溶体中作为铁的碳化物Fe3C，碳是强度和硬度的首要控制元素。 碳的主要作用：在钢中随着含碳量的增加，可提高钢的强度、硬度和淬透性；但降低塑性、韧性、磁性和导电性能。碳和钢中某些合金元素化合形成各种碳化物，对钢的性能产生不同的影响。碳在一些钢中的含量范围：碳素钢0.03~1.04%，高速工具钢0.75~1.60%，热作工具钢0.22~0.70%，冷作工具钢0.45~2.85%. 2.锰Mn 广泛用于熔态钢的脱氧和脱硫。它在钢中残留的量小于1%。当锰在钢中的含量超过1%时，锰就是有意加入的合金元素。 锰的主要作用：提高钢的抗拉强度；适度提高钢的淬透性，并且既提高韧性又提高加工性能；在含硫的钢中，锰使硫造成的热脆性和冷脆性减到最小；含锰量高的钢，经冷加工或冲击后具有高的耐磨性，但有促使钢的晶粒长大和增加第二类回火脆性的倾向。锰元素在结构钢、钢筋钢、弹簧钢中应用较大。 锰在一些钢中的含量范围：碳素钢0.25~0.65%，锰钢1.6~1.9%，冷作工具钢0.30~2.50%，奥氏体铬-镍不锈钢2.00~15.5%. 3.硅Si 硅是铁素体形成元素。它既提高A1温度又提高A3温度。由于硅有石墨化的作用，所以一般它在钢中与锰结合作为碳化物的稳定剂。为常用的脱氧剂。 硅的主要作用：在电工薄板钢中，硅提高磁导率和电阻率并允许获得非常低的磁滞损失，硅在这些钢中的含量范围是0.5~4.5%；硅使一些耐高温钢抗氧化；硅与锰结合可提高淬透性、强度和冲击韧性；特别是经淬火、回火后能提高钢的屈服极限和弹性极限；含硅量高的钢，其磁性和电阻均明显提高，但硅有促进石墨化倾向，当钢中含碳量高的时候，影响更大；对钢还有脱碳和存在第二类回火脆性倾向。硅元素在钢筋、弹簧钢钢和电工钢中应用较多。含量较高时，对钢的焊接性不利，焊接时喷溅较严重，有损焊缝质量，并导致冷脆；对高、中碳钢易产生石墨化。 普通钢中硅的含量范围在0.17~0.37%。 铬是碳化物形成元素。它形成硬的碳化物Cr7C3和Cr23C6，另一方面还可以与碳形成复合碳化物。所有这些碳化物都比初始的渗碳体硬。作为铁素体形成元素，铬降低了A4温度并提高A3温度，因此以γ-相为代价稳定了α-相。如果在纯铁中加入大于11%的铬，那么γ-相会全部消失。 4.铬Cr 铬的主要作用：在钢中含足够的碳时铬提高钢的硬度，含1%碳的低铬钢是非常硬的；在低碳钢中加入的铬能够提高强度但延展性有所降低；铬提高钢的高温强度；铬提供中等淬透性；在高碳钢中，铬改善耐磨性能；当加入大量的铬，直到25%时，由于在钢的表面形成保护性的氧化物层而改善耐腐蚀能力；与镍元素等配合能提高抗氧化性和钢的热强性，并进一步提高抗腐蚀性；铬促进晶粒长大，导致钢的脆性增加。铬是结构钢、工具钢、轴承钢、不锈钢和耐热钢中应用很广的元素。 铬在一些钢和合金中的含量范围：铬钢0.30~1.60%，奥氏体铬-镍不锈钢15.0~30.0%，马氏体铬钢4.0~18.0%，铁索体铬钢10.5~27.0%，沉淀硬化钢12.2~18.0%， 5.钨W 钨是非常强的碳化物形成元素。它形成非常硬而又稳定的碳化物W2C、WC和复合碳化物Fe4W2C。这些碳化物溶解很慢并且只在很高的温度溶解。因此钨是工具钢的重要成分，尤其是高速工具钢。在这些钢中，钨显著地提高二次硬化后的硬度。作为铁素体形成元素，钨降低A4温度而提高A3温度。 钨的主要作用：钨抑制晶粒长大并因此有晶粒细化的作用；钨减少在热加工和热处理过程中的脱碳；钨提高耐磨性；它提高淬火及回火钢的高温硬度；在一些高温合金中，钨提高蠕变强度；钨对淬透性的贡献是非常重要的；钨限制回火软化，含钨的钢加热到600~700℃碳化物仍不会沉淀，从而避免了钢的软化。是高速工具钢、合金工具钢中应用较多的元素之一。对钢抗氧化性不利。 钨在一些钢中的含量范围：钨-铬钢1.75%，高速工具钢1.15~21.0%，热作工具钢0~19.0%，冷作工具钢0~2.0%，抗冲击钢0~3.0%. 6.钼Mo 钼是强的碳化物形成元素。它形成硬而稳定的碳化物Mo2C，以及另外的复合碳化物，例如Fe4Mo2C和Fe21MoC6 钼的主要作用：少量的钼即可有效地降低转变速率；提高高温合金的高温强度和抗蠕变能力；提高不锈钢的耐腐蚀能力，特别是在盐酸溶液中；与钨有相似的作用，在高速工具钢中常以钼代钨，从而减轻含钨高速钢碳化物堆集的程度，提高了力学性能；钼是镍-铬-钼钢中的重要组成部分之一，这种钢具有高的抗拉强度与良好的塑性的结合；在铬钢中，钼的加入是为了改善加工性能和力学性能；在镍-钼钢中，钼提高钢的表面硬度。 钼在一些钢中的含量范围：钼钢0.15~0.60%，高速工具钢0~