各元素在钢中的作用(粉末冶金).pdf

碳在钢中作用 （一）、碳（C）：钢中含碳量增加，屈服点和抗拉强度升高，但塑性和冲击性降低，当碳 量0.23%超过时，钢的焊接性能变坏，因此用于焊接的低合金结构钢，含碳量一般不超过 0.20%。碳量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力，在露天料场的高碳钢就易锈蚀；此外，碳能 增加钢的冷脆性和时效敏感性。 （二）、C 扩大γ相区，但因渗碳体的形成，不能无限固溶。在α铁及γ铁中的最大溶 解度分别为0.02%及2.1% 随含量的增加，提高钢的硬度和强度，但降低其塑性 和韧性 氮在钢中作用 （一）、氮(N):氮能提高钢的强度，低温韧性和焊接性，增加时效敏感性。 （二）、N 扩大γ相区，但由于形成氮化铁而不能无限固溶；在α铁及γ铁中的最 大溶解度分别约0.1%及2.8%。不形成碳化物，氮与钢中其他合金元素形成氮化物，如TiN， VN，AlN等，有固溶强化和提高淬透性的作用，但均不太显著。由于氮化物在晶界上析出， 提高晶界高温强度，从而增加钢的蠕变强度。在奥氏体钢中，可以取代一部分镍。与钢中其 他元素化合，有沉淀硬化作用；对钢抗腐蚀性能的影响不显著，但钢表面渗氮后，不仅增加 其硬度和耐磨性能，也显著改善其抗蚀性。在低碳钢中，残余氮会导致时效脆性。 （三）、钢中添加N的作用 炼钢过程中钢液从炉气中吸收氮 1、钢液中溶解的氮在凝固过程中因溶解度降低而析出，并与钢中的Si、Al、Zr等元素化 合，生成SiN、AlN 、ZrN等氮化物。少量氮化物能细化钢的晶粒。氮休物多时，会使钢的塑 性和韧性降低。 2、氮属于扩大奥氏体区元素，在钢中可部分代替镍的作用，是铬锰氮不锈钢中的合金元 素，，在超低碳不锈钢中，可代替碳的作用，提高钢的强度。 硅在钢中作用 （一）、硅（Si）：在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂，所以镇静钢含有0.15－0.30% 的硅。如果钢中含硅量超过0.50-0.60%,硅就算合金元素。硅能显著提高钢的弹性极限，屈 服点和抗拉强度，故广泛用于作弹簧钢。在调质结构钢中加入1.0－1.2%的硅，强度可提高 15－20%。硅和钼、钨、铬等结合，有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用，可制造耐热钢。含硅1 －4%的低碳钢，具有极高的导磁率，用于电器工业做矽钢片。硅量增加，会降低钢的焊接性 能。 （二）、硅：Si在白口铸铁中是被限制的元素，因为Si增加碳的活性，容易促使石墨形成， 阻止白口产生。另外，硅降低淬透性，容易促使形成珠光体，影响材料耐磨性。低合金白口 铸铁中w(Si)=1%左右，高铬白口铸铁含硅量常控制在w(Si)=0.4%~0.7%。Si量过低（如 w(Si)0.4%）对脱氧不利。与一般结论不同，有文献报道，Si在中铬白口铸铁中，有使(Fe 、Cr)7C3碳化物量增加的趋势 （三）、Si 缩小γ相区，形成γ相圈；在α铁及γ铁中的溶解度分别为18.5%及2.15%。 不形成碳化物， 为常用的脱氧剂。对铁素体的固溶强化作用仅次于磷，提高钢的电阻 率，降低磁滞损耗，对磁导率也有所改善，为硅钢片的主要合金化元素。提高钢的淬透性和 抗回火性，对钢的综合力学性能，特别是弹性极限有利。还可增强钢在自然条件下的耐蚀性 。为弹簧钢和低合金高强度钢中常用的合金元素。含量较高时，对钢的焊接性不利，因焊接 时飞溅较严重，有损焊缝质量，并易导致冷脆；对中高碳钢回火时易产生石墨化。 (四)、钢中添加Si的作用 1、强化铁素体，提高钢的强度和硬度 2、降低钢的临界冷却速度，提高钢的淬透性 3、提高钢的氧化性腐蚀介质中的耐蚀性，提高钢的耐热性 4、磁钢中的主要合金元素（含量在0.40%范围内时，改善热裂倾向，含量高时，易形成柱状 晶，增加热裂倾向。） 磷在钢中的作用 （一）、磷（P）：在一般情况下，磷是钢中有害元素，增加钢的冷脆性，使焊接性能变 坏，降低塑性，使冷弯性能变坏。因此通常要求钢中含磷量小于0.045%，优质钢要求更低些 。 （二）、P 缩小γ相区，形成γ相圈；在α铁及γ铁中的最大溶解度分别为2.8%及0.25% 。不形成碳化物，但含量高时易形成Fe3P 固溶强化及冷作硬化作用极强；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，增加钢的被切削性。在钢中偏析严重。增加钢