常用合金元素的作用.docx

1 、 钢的分类 1.1 一般分类 碳钢也叫碳素钢，含炭量 WC 小于 2%的铁碳合金。碳钢除含碳 外一 般还含有少量的硅、锰、硫、磷按用途可以把碳钢分为碳素结构钢、碳素 工具钢和易 切削结构钢三类。碳素结构钢又分为建筑结构钢和机器制造结构钢 两种按含碳量可以 把碳钢分为低碳钢（ WC W 0.25%） , 中碳钢 （WC0.25 —— 0.6% ）和高碳钢 （WC0 6% 。合金钢种类很多，通常按合金 元素 含量多少分为低合金钢（含量 V5%），中合金钢（含量 5 %? 10%） , 高合金钢（含 量〉 10%） ;按质量分为优质合金钢、特质合金钢；按特性和用 途又分为合金结构钢、 不锈钢、耐酸钢、耐 磨钢、耐热钢、合金工具钢、滚动 轴承钢、合金弹簧钢和特殊 性能钢（如软磁钢、 永磁钢、无磁钢）等。 2 、 钢中合金元素分类 2.1 根据各种元素在钢中形成碳化物的倾向，可分为三类：强碳化物形成元素， 如 钒、钛、铌、锆等。 这类元素只要有足够的碳，在 适当的条件下， 就形成 各自的碳化物 ； 仅在缺碳或高温的条件下 ， 才以原子状态进 入固溶体中。碳化物 形 成元素，如锰、铬、钨、钼等。这类元素一部分以原子状态进入固 溶体中， 另一部分形成置换式合金渗碳体 , 如 （Fe, Mn） 3G （Fe， Cr） 3C 等 , 如果 含量超过 一定限度（除锰以外） ， 又将形成各自的碳化物 , 如 （Fe, Cr） 7C3 、 （Fe， W） 6C 等。 不形成碳化物元素，如硅、铝、铜、镍、钻等。这类元素一般以原子状态存 于奥氏体、铁素体等固溶体中。合金元素中一些比较活泼的元素，如铝、锰、硅、 钛、锆等，极易和钢中的氧和氮化合，形成稳定的氧化物和氮化物，一般以 杂物的形态存在于钢中。锰、锆等元素也和硫形成硫化物夹杂。钢中含有足够 在 夹 数 量 的镍、钛、铝、钼等元素时能形成不同类型的金属间化合物。 有的合金元素 如 铜、铅等，如果含量超过它在钢中的溶解度，则以较纯的金属相存在。 2.2 钢中主要合金元素 主要合金元素有硅、锰、铬、镍、钼、钨、钒、钛、铌、锆、钻、铝、铜、 稀土等。其中钒、钛、铌、锆等在钢中是强碳化物形成元素，只要有足够的 当条件下，就能形成各自的碳化物，当缺碳或在高温条件下，则以原子 态进入固溶体中；锰、铬、钨、钼为碳化物形成元素，其中一部分以原子状态 固溶体中，另一部分形成置换式合金渗碳体；铝、铜、镍、钻、硅等是不形 硼、 碳 , 在适 状 进 入 成 碳化 物元素， 一般以原子状态存在于固溶体中。 现分别说明它们 在钢中的作用。 碳（ C） : 是对钢的性能影响最大的基本元素，是决定钢力学性能的主要因素。 不同的 碳含量依据钢中杂质元素含量和轧后冷却条件的不同对于钢的性能影响 是不同 的。 一般说来，随着钢中碳含量的增加，屈服点和抗拉强度升高，碳钢 在热轧状 态下的 硬度直线上升，塑性和韧性降低。在亚共析范围内（碳含量小 于 0.80 %时），碳对抗 拉强度的影响是，随着碳含量增加，抗拉强度不断提 高；超过共析 范围后（当碳含 量大于 0.80 %时），抗拉强度随碳含量的增加 减缓，最后发展到 随碳含量的增加抗 拉强度降低。另外，含碳量增加时碳钢的 耐蚀性降低，在露天 料场的高碳钢就易锈 蚀； 同时碳也使碳钢的焊接性能变坏， 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%； 碳能增加钢的冷脆 性和时效敏感性使冷加工（冲压、 垃拔）性能变坏。扩大以 丫相区，但因渗碳体的 形成， 不能无限互溶。 在 以及丫铁中的最大溶解度为 0.02% 和 2.11% 。 硅（ Si）在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂， 所以在沸腾钢中， 含硅量 很低， 镇 静钢含有 0.15 －0.30% 的硅，