钢中主要合金元素.doc

第一章 钢中主要合金元素的功用 钢中主要合金元素的功用： 铬Cr、镍Ni、钨W、钒V、锰Mn、钼Mo、钴Co、钛Ti、铜Cu、铝Al、硫S、硅Si、铌Nb、硼B 为了合金化而加入的合金元素，最常用的有硅、锰、铬、镍、钼、钨、钒，钛，铌、硼、铝等。现分别说明它们在钢中的作用。 1． 铬 Cr铬在钢中的角色多元且重要，它会形成安定而硬的碳化物，而且具抗蚀性，其主要作用有：a．增进钢的硬化能和渗碳作用。b．使钢在高温畤仍具高强度。c．能增加耐磨耗性。d．增高钢之淬火温度。f．能增进钢的抗腐蚀性。 补充：铬在钢中的作用??? （1）铬可提高钢的强度和硬度。??? （2）铬可提高钢的高温机械性能。??? （3）使钢具有良好的抗腐蚀性和抗氧化性??? （4）阻止石墨化??? （5）提高淬透性。??? 缺点：铬是显著提高钢的脆性转变温度铬能促进钢的回火脆性。 2． 镍Ni镍在钢中的影响有:a．增进钢的硬化能。b．能降低热处理时的淬火温度，因之在处理时变形小。c．能增加钢的韧性。d．高镍合金钢能耐腐蚀，例如：不锈钢就含有8%左右的镍。 补充：镍在钢中的作用??? （1）可提高钢的强度而不显著降低其韧性。??? （2）镍可降低钢的脆性转变温度，即可提高钢的低温韧性。??? （3）改善钢的加工性和可焊性。??? （4）镍可以提高钢的抗腐蚀能力，不仅能耐酸，而且能抗碱和大气的腐蚀。 3．钨W钨能耐高温，而且溶於钢中会与碳形成碳化物称为碳化钨，能提高钢的强度。此外，a．钨可以提高钢之淬火温度。b．加强钢之断面组织细微化，抵抗回火软化。c．可以降低淬火时钢之晶粒生长之趋势。d．钨钢刀具有红热硬度。e．可增加钢之保磁性，故可配入钢中而制造永久磁钢。 补充：钨在钢中的作用??? (1) 提高强度???（2）提高钢的高温强度。???（3）提高钢的抗氢性能。???（4）是使钢具有热硬性。因此钨是高速工具钢中的主要合金元素。 ． 钒V钒可以无限量固溶入铁中，并阻止沃斯田铁晶粒的成长，钒在钢中有脱酸除氧之能力，故含钒之钢其断面结晶密实，此外钒的作用还有：a．能提高淬火温度。b．改善硬化能，高温淬火加热时，能防止其晶粒生长。c．有助於钢之结晶组织细微化。 补充：钒在钢中的作用??? (1)热强性。??? （2）钒能显著地改善普通低碳低合金钢的焊接性能。 ． 锰Mn锰亦为钢中重要元素，其作用及影响如下:a．在适量下，锰量增加可增加钢之最大强度及硬度。b．锰有脱氧及脱疏功效，故锰能发掸钢之锻造性与可塑性。c．锰在钢中含量多，可降低钢之淬火温度。d．可增进钢之硬化深度，尤其在含碳量高之油硬性锰钢为最显著。 补充：锰在钢中的作用??? （1）锰提高钢的淬透性。??? （2）锰对提高低碳和中碳珠光体钢的强度有显著的作用。??? （3）锰对钢的高温瞬时强度有所提高。??? 锰钢的主要缺点是：含锰较高时，有较明显的回火脆性现象；锰有促进晶粒长大的作用，因此锰钢对过热较敏感t在热处理工艺上必须注意。这种缺点可用加入细化晶粒元素如钼、钒、钛等来克服：当锰的质量分数超过1％时，会使钢的焊接性能变坏，锰会使钢的耐锈蚀性能降低。 6．钼Mo钼可增加钢之最大强度及硬度，因此在合金钢中也颇为重要。a．能改善钢在高温之抗拉及潜变强度。b．在工作红热情况下，能使钢之硬度保持不变。c．高速工具钢含钼，可予以较佳之切割性能。d．合金钢中加入钼可去除回火脆性。 补充：钼在钢中的作用??? （1）钼对铁素体有固溶强化作用。??? （2）提高钢热强性??? （3）抗氢侵蚀的作用。??? （4）提高钢的淬透性。??? 缺点：钼的主要不良作用是它能使低合金钼钢发生石墨化的倾向。7．钴Co钴为制造合金钢之重要元素，在钢中可以生成碳化物，但也可能有不良影响，它具有以下特性：a．钴可代替镍，如增加强度及耐热等性能。b．会降低钢的硬化能。c．能提高钢之淬火温度。d．增加钢之保磁能力，故为制造磁石钢之主要元素。8．钛Ti钛在钢中易与碳形成碳化物TiC，其他特性：a．钛在不锈钢中，可以防止高温时铬量的局部减少，维持其防蚀的能力b．可以防止合金钢由高温徐冷时的脆化现象。 补充：钛在钢中的作用??? （1）钛能改善钢的热强性，提高钢的抗蠕变性能及高温持久强度；??? （2）并能提高钢在高温高压氢气中的稳定性。使钢在高压下对氢的稳定性高达600以上，在珠光体低合金钢中，钛可阻止钼钢在高温下的石墨化现象。因此，钛是锅炉高温元件所用的热强钢中的重要合金元素之一。 9．铜Cu合金钢中铜之含量不可以超过1.5%，否则会使钢变脆，此外a．铜在钢中有抵抗大气腐蚀之性能。低碳钢内含铜1%，其抵抗大气腐蚀性