化学元素在钢号中的作用
常用钢材的型号、化学成分、用途及性能
常⽤钢材的型号、化学成分、⽤途及性能轴承钢1. 概述轴承钢是主要⽤来制造滚动轴承的零件。
如滚珠、滚柱和轴承套圈等。
它们在⼯作时承受着⾼的集中交变载荷，由于滚珠与轴承套圈之间的接触⾯积⼩，在⾼速转动的同时还有滑动，会产⽣很⼤的摩擦。
因此滚动轴承钢应具有⾼的硬度、耐磨性和疲劳强度，对钢的⾦相组织、化学成分要求是⼗分严格的，否则会显著缩短轴承的使⽤寿命。
⼀般滚动轴承钢的含碳量较⾼，在0.95～1.1%范围内，并加⼊某些合⾦元素，如铬、锰等。
多以球化退⽕交货，在使⽤前需进⾏淬⽕(约840℃)和低温回⽕(150℃)。
(1)⽣产制造⽅法：对轴承钢的冶炼质量要求很⾼，需要严格控制硫、磷和⾮⾦属夹杂物的含量和分布，因为⾮⾦属夹杂物的含量和分布对轴承钢的寿命影响很⼤。
夹杂物量愈⾼，寿命就越短。
为了改善冶炼质量，近来已采⽤电炉冶炼并经电渣重熔，亦可采⽤真空冶炼，真空⾃耗精炼等新⼯艺来提⾼轴承钢的质量。
(2)⽤途：除做滚珠、轴承套圈等外，有时也⽤来制造⼯具，如冲模、量具、丝锥等。
2. 主要⽣产⼚及输往国家、地区我国⼤连钢⼚、⼤冶钢⼚是⽣产轴承钢的主要产地。
⽬前主要输往⾹港和东南亚地区。
3. 进⼝主要⽣产国家我国主要从⽇本、德国进⼝轴承钢。
4. 种类我国⽬前已⽣产⾼碳铬不锈轴承钢，主要钢号有9CR18；渗碳轴承钢，主要钢号有G20CrMo；铬轴承钢，主要钢号有GCr15。
5. 规格和外观质量规格主要有圆钢、扁钢、钢丝等。
钢材表⾯应加⼯良好。
不得有裂纹、折叠、结疤和夹杂。
冷拉钢表⾯还应光滑、⼲净、⽆氧化⽪。
6. 化学成分国标、冶标、⽇本标准中主要钢号的化学成分见表6—7—24。
表6-7-24 有关标准中主要钢号的化学成分指标注：上述钢号Cu%均⼩于0.25。
7. 物理性能轴承钢的物理性能主要以检查显微组织、脱碳层、⾮⾦属夹杂物、低倍组织为主。
⼀般情况下均以热轧退⽕、冷拉退⽕交货。
交货状态应在合同中注明。
钢材的低倍组织必须⽆缩孔、⽪下⽓泡、⽩点及显微孔隙。
工业分析化学 03 钢铁分析
（二）主要试剂
1.氢氧化钾吸收剂溶液(400g/L)； 2.除硫剂 活性二氧化锰(粒状)或钒酸银。
2.1 钒酸银； 2.2 活性氧化锰； 3. 酸性氯化钠溶液（250g/L）； 4.助熔剂 锡粒(或锡片)、铜、氧化铜、纯 铁粉。 5.高锰酸钾溶液（40g/L）； 7.甲基橙指示剂（2g/L）。
加Cr耐热耐腐蚀性较强多用于制造 多用于制造滚珠轴承或工具。含Cr 12.5 – 18%的铬钢或含铬 0.6 – 1.75%、 Ni 1.25%的镍铬钢，又称不锈钢。
加W有极强的耐热性，受热至白热化仍 不软化常制运转的机件或刀具。
高速切削钢：含W 15–18% V 1–3%
Cr 2–5%合金钢
含Mo、V、Ti等合金钢和钨钢性能相似。
主要以硅化物：FeSi 、MnSi 、FeMnSi 存在
在高硅钢中，一部分以SiC存在，也有时形成固熔体 或硅酸盐。
（二）硅
3、性能
(1)增强钢的硬度、弹性及强度，提高抗氧化能力 及耐酸性 (2) 促使C以游离态石墨状态，使钢有高流动性， 易于铸造
(3) 、类型 a 一般生铁或碳素钢Si含量<1%
3.9 当洗气瓶中硫酸体积显著增加及二氧化锰变 白时，说明已失效，应及时更换。
3.10 观察试样是否完全燃烧，如燃烧不完全， 需重新分析。
3.11 炉子升温应开始慢，逐步加速，以延长硅 碳棒寿命。
3.12 分析前，应先检查仪器各部分是否漏气。 工作开始前及工作中，均应燃烧标准样品，判定 工作过程中仪器的准确性。
特种钢
若适当提高钢中Si或Mn含量，或加入一定 量的Ni，Cr，W，Mo，V，Ti等金属，成为 特种钢（铁合金或合金钢）。
合金元素在钢铁中的存在形式及其影响
合金元素在钢铁中的存在形式及其影响一、碳碳是钢铁中的重要元素，它是区分钢铁的主要标志之一。
在决定钢号时，往往注意到碳的含量，碳对钢铁的性能起决定性的作用。
由于碳的存在，才能将钢进行热处理，才能调节和改变其机械性能。
当碳含量在一定范围内时，随着碳含量的增加，钢的硬度和强度得到提高，其塑性韧性下降；反之，则硬度和强度下降，而塑性和韧性提高。
碳在钢铁中的存在形式可分为下列两种：1、化合碳：即碳以化合形态存在。
在钢中主要以铁的碳化物（如Fe3C）和合金元素的碳化物形态存在。
在合金钢中常见的碳化物，如：Mn3C、Cr3C2、WC、W2C、VC、MoC、TiC等，统称为化合碳。
2、游离碳：铁碳固溶体中的碳、无定形碳、石墨碳、退火碳等统称为游离碳。
高碳钢经退火处理时也会有部分游离碳析出。
在铸铁中的碳，除了极少量固溶于铁素体外，常常以游离形态或化合形态，或二者并存的形态存在。
化合碳与游离碳总和称为总碳量。
在分析游离碳较多的铸铁等试样时，应特别注意样品的代表性和均匀性。
游离碳一般不和酸起作用，而化合碳能溶于酸中，借此性质可分离游离碳。
碳化铁容易溶解在各种酸中，并容易被空气所氧化，但是碳化铁不溶于冷的和稀的非氧化性酸（硫酸、盐酸）内，大部分碳化物以黑色或深褐色的沉淀而沉降下来，但是，这种沉淀在氧化剂甚至于在空气中的氧参与下都很易溶解，受到浓硫酸、浓硝酸作用时，碳化铁即被分解而析出不同组分的挥发性碳。
大多数合金元素的碳化物难溶于酸内，为使其完全分解，需采取适当的措施，例如：1、在加热的情况下，将钢样用盐酸或硫酸处理，直至金属部分完全溶解，然后小心加入硝酸使碳化物破坏。
2、钢样内如含有稳定的碳化物时，在用硝酸氧化以前，先行蒸发至开始冒硫酸烟（或蒸发硫磷酸至冒硫酸白烟），然后再仔细地滴加浓硝酸。
3、在钢样中含有极稳定的碳化物，用上述方法不能溶解时，可将钢样用热盐酸、硝酸或盐—硝混合酸处理后，再用高氯酸处理。
在高氯酸蒸发的温度（约200℃）下加热，这时全部碳化物即会分解。
不锈钢中各元素作用
CR--钝化是由于阳极反应被避免氧化而激发金属与合金耐腐蚀性能的现象;组成金属与合金钝化的理论很多,首要有薄膜论、吸附论及电子列举论;碳是产业用钢的主要元素之一,钢的性能与组织在很大程度上决定于碳在钢中的含量及其分布的情势,在不锈钢中碳的影响特别较着;碳在不锈钢中对组织的影响主要暗示在两方面,一方面碳是不变奥氏体的元素,并且传染感动的程度很大约为镍的30倍,别的一方面由于碳和铬的亲和力很大,与铬构成—系列复杂的碳化物;所以,从强度与耐腐烛性能两方面来看,碳在不锈钢中的感化是彼此矛盾的;例如工业中最遍及的,也是最最少的不锈钢——0CR13～4CR13这五个钢号的标准含铬量规定为12～14％,就是把碳要与铬形成碳化铬的成分考虑进往此后才决意的,即在于使碳与铬连系成碳化铬今后,固溶体中的含铬量不致低于11.7％这一最低限度的含铬量;就这五个钢号来说由于含碳量不同,强度与耐腐蚀性能也是有辩白的,0CR13～2CR13钢的耐腐蚀性较好但强度低于3CR13和4CR13钢,多用于制造布局零件,后两个钢号由于含碳较高而可获得高的强度多用于制造弹簧、刀具等要求高强度及耐磨的零件;又如为了降服18－8铬镍不锈钢的晶间腐蚀,可以将钢的含碳量降至0.03％以下,或插手比铬和碳亲和力更大的元素钛或铌,使之不形成碳化铬,再如当高硬度与耐磨性成为主要要求时,我们可以在增加钢的含碳量的同时适本地进步含铬量,做到既满足硬度与耐磨性的要求,又兼顾—定的耐腐蚀功能,工业上用作轴承、量具与刃具有不锈钢9CR18和9CR17MOVCO钢,含碳量虽高达0.85～0.95％,由于它们的含铬量也响应地提高了,所以仍包管了耐腐蚀的要求;总的来说,今朝工业中获得利用的不锈钢的含碳量都是比较低的,大都不锈钢的含碳量在0.1～0.4％之间,耐酸钢则含碳0.1～0.2％的;含碳量大于0.4％的不锈钢仅占钢号总数的一小部分,这是由于在大多半使用条件下,不锈钢总是以耐腐蚀为主要目标;另外,较低的含碳量也是出于某些工艺上的要求,如易于焊接及冷变形等;镍是杰出的耐腐蚀材料,也是合金钢的主要合金化元素;镍在钢中是形成奥氏体的元素,但低碳镍钢要获得纯奥氏体组织,含镍量要达到24％；而只有含镍27％时才使钢在某些介质中的耐腐蚀性能明显改变;所以镍不克不及孤立构成不锈钢;可是镍与铬同时存在于不锈钢中时,含镍的不锈钢却具有很多珍贵的性能;基于上面的环境可知,镍作为合金元素在不锈钢中的作用,在于它使高铬钢的组织产生改变,从而使不锈钢的耐腐蚀性能及工艺性能获得某些改进;铬镍奥氏体钢的优点当然很多,但近几十年出处于镍基耐热合金与含镍20％以下的热强钢的大量成长与应用,和化学工业日趋成长对不锈钢的需要量愈来愈大,而镍的矿躲量较少且又集平漫衍在少数地区,是以活着界范围内闪现了镍在供和需方面的矛盾;所以在不锈钢与很多其他合金局限如大型铸锻件用钢、东西钢、热强钢等中,出格是镍的本钱对比窘蹙的国度,广泛地展开了节镍和以其他元素代镍的科学研究与生产实践,在这方面研究和应用对照多的是以锰和氮来代替不锈钢与耐热钢中的镍;锰对奥氏体的作用与镍近似;但说得确切一些,锰的作用不在于形成奥氏体,而是在于它降落钢的临界淬火速度,在冷却时增加奥氏体的不变性,抑制奥氏体的分化,使高温下形成的奥氏体得以保持到常温;在提高钢的耐腐蚀性能方面,锰的作用不大,如钢中的含锰量从0到10.4％改变,也不使钢在空气与酸中的耐腐蚀性能发生较着的改变;这是由于锰对提高铁基固溶体的电极电位的作用不大,形成的氧化膜的防护作用也很低,所以工业上虽有以锰合金化的奥氏体钢如40MN18CR4,50MN18CR4WN、ZGMN13钢等,但它们不能作为不锈钢使用;锰在钢中稳定奥氏体的作用约为镍的二分之一,即2％的氮在钢中的作用也是稳定奥氏体,并且作用的程度比镍还要大;例如,欲使含18％铬的钢在常温下获得奥氏体组织,以锰和氮代镍的低镍不锈钢与元镍的铬锰氮不诱钢,目前已在工业中获得应用,有的已成功地代替了经典的18－8铬镍不锈钢;以上主要的九种元素对不锈钢的性能和组织的影响,除这些元素对不锈钢性能与组织影响较大的元素以外,不锈钢中还含有一些其他的元素;有的是和一般钢一样为常存杂质元素,如硅、硫、磷等;也有的是为了某些特定的目的而插足的,如钴、硼、硒、稀土元素等;从不锈钢的耐腐蚀性能这一主要性质来说,这些元素相对已构和的九种元素,都是非主要方面的,固然如此,但也不能完全忽视,因为它们对不锈钢的性能与组织一样也发生影响;硅是形成铁素体的元素,在一般不锈钢中为常存杂质元素;钴作为合金元素在钢中应用未几,这是因为钴的代价高及其在其它方面如高速钢、硬质合金、钴基耐热合金、磁钢或硬磁合金等有着更重要的用处;在一般不锈钢中加钴作合金元素的也不多,常用不锈;9CRL7MOVCO钢含1.2－1.8％钴加钴,目的实在不在于提高耐腐蚀性能而在于提高硬度,因为这类不锈钢的主要用途是制造切片机械刃具、剪刀及手术刀片等;不锈钢中各元素作用如下：Cr：主要起到防腐蚀作用,一般来说含量越高耐腐蚀性越强,尤其是在氧化性介质中;钢铁中含铬达到12.5%时即为不锈钢;同时它是金相铁素体的主要元素;在耐热钢中铬也是不可缺少的金属元素;.V{;P9e+{_Ni：镍元素也具有防腐蚀作用,尤其在还原性介质中,在氧化性腐蚀性介质中与铬一起具有协同作用;同时它是金相奥实体的主要元素;在高温还原性介质中的耐热钢中也是重要的组成元素;Mn：锰和镍具有很多相似的地方,在一些不锈钢中锰可以完全代替镍;但锰有很多自己的特点,如提高材料的机械强度和中温性能;此外还有增加N的在金相中的溶解度作用;Ti：在不锈钢中钛仅仅起到调质作用;不锈钢的碳含量较高时,在焊接时容易引起铬偏析,即形成各的碳化物,是焊缝附近缺铬,降低了不锈钢的耐腐蚀性;为了降低上述现象的产生,一般在不锈钢中加入少量的钛或铌,钛优先于铬与碳结合;过去由于炼钢技术有限,一般采用加钛方法避免铬的偏析,现在主要通过降低碳含量来避免上述现象产生;q6o1}+{4z\'Mo：在不锈钢中起到耐氯化物腐蚀作用;在高等级不锈钢中都含有钼元素;1、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;2、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;硅能显着提高钢的弹性极限,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;3、锰Mn：在炼钢过程中,锰是良好的脱氧剂和脱硫剂,一般钢中含锰0.30－0.50%;在碳素钢中加入0.70%以上时就算“锰钢”,较一般钢量的钢不但有足够的韧性,且有较高的强度和硬度,提高钢的淬性,改善钢的热加工性能,如16Mn钢比A3屈服点高40%;含锰11－14%的钢有极高的耐磨性,用于挖土机铲斗,球磨机衬板等;锰量增高,减弱钢的抗腐蚀能力,降低焊接性能;4、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;_4 l.Ha'`;S1J%0X_2、5、硫S：硫在通常情况下也是有害元素;使钢产生热脆性,降低钢的延展性和韧性,在锻造和轧制时造成裂纹;硫对焊接性能也不利,降低耐腐蚀性;所以通常要求硫含量小于0.055%,优质钢要求小于0.040%;在钢中加入0.08-0.20%的硫,可以改善切削加工性,通常称易切削钢;3、6、铬Cr：在结构钢和工具钢中,铬能显着提高强度、硬度和耐磨性,但同时降低塑性和韧性;铬又能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性,因而是不锈钢,耐热钢的重要合金元素;&4B},J8K,z8dx5R4、7、镍Ni：镍能提高钢的强度,而又保持良好的塑性和韧性;镍对酸碱有较高的耐腐蚀能力,在高温下有防锈和耐热能力;但由于镍是较稀缺的资源,故应尽量采用其他合金元素代用镍铬钢;$/v&s3_8N0i5、8、钼Mo：钼能使钢的晶粒细化,提高淬透性和热强性能,在高温时保持足够的强度和抗蠕变能力长期在高温下受到应力,发生变形,称蠕变;结构钢中加入钼,能提高机械性能;还可以抑制合金钢由于火而引起的脆性;在工具钢中可提高红性;6、9、钛Ti：钛是钢中强脱氧剂;它能使钢的内部组织致密,细化晶粒力；降低时效敏感性和冷脆性;改善焊接性能;在铬18镍9奥氏体不锈钢中加入适当的钛,可避免晶间腐蚀;7、10、钒V：钒是钢的优良脱氧剂;钢中加0.5%的钒可细化组织晶粒,提高强度和韧性;钒与碳形成的碳化物,在高温高压下可提高抗氢腐蚀能力;8、11、钨W：钨熔点高,比重大,是贵生的合金元素;钨与碳形成碳化钨有很高的硬度和耐磨性;在工具钢加钨,可显着提高红硬性和热强性,作切削工具及锻模具用;,cr7 cpLs3:9、q8p10、12、铌Nb：铌能细化晶粒和降低钢的过热敏感性及回火脆性,提高强度,但塑性和韧性有所下降;在普通低合金钢中加铌,可提高抗大气腐蚀及高温下抗氢、氮、氨腐蚀能力;铌可改善焊接性能;在奥氏体不锈钢中加铌,可防止晶间腐蚀现象;5E4 F/u:z'D&Jl11、13、钴Co：钴是稀有的贵重金属,多用于特殊钢和合金中,如热强钢和磁性材料;12、14、铜Cu：武钢用大冶矿石所炼的钢,往往含有铜;铜能提高强度和韧性,特别是大气腐蚀性能;缺点是在热加工时容易产生热脆,铜含量超过0.5%塑性显着降低;当铜含量小于0.50%对焊接性无影响;13、15、铝Al：铝是钢中常用的脱氧剂;钢中加入少量的铝,可细化晶粒,提高冲击韧性,如作深冲薄板的08Al钢;铝还具有抗氧化性和抗腐蚀性能,铝与铬、硅合用,可显着提高钢的高温不起皮性能和耐高温腐蚀的能力;铝的缺点是影响钢的热加工性能、焊接性能和切削加工性能;14、16、硼B：钢中加入微量的硼就可改善钢的致密性和热轧性能,提高强度;15、17、氮N:氮能提高钢的强度,低温韧性和焊接性,增加时效敏感性;16、18、稀土Xt：稀土元素是指元素周期表中原子序数为57-71的15个镧系元素;这些元素都是金属,但他们的氧化物很象“土”,所以习惯上称稀土;钢中加入稀土,可以改变钢中夹杂物的组成、形态、分布和性质,从而改善了钢的各种性能,如韧性、焊接性,冷加工性能;在犁铧钢中加入稀土,可提高耐磨性;0Cr18Ni92;Q'E2I5^d0Cr17Ni14Mo20Cr13$Q9 G`4_W8\+0Cr18Ni10Ti0Cr19Ni11Nb从中可以看出：-6r'L ^$|.SV0e&O1、Cr：防锈,不锈钢的主要组成；2、Ni：奥氏体的形成元素；镍对酸碱有较高的耐腐蚀能力,在高温下有防锈和耐热能力,\7V$Fq$b5^3、Mo：耐酸腐蚀,在不锈钢中起到耐氯化物腐蚀作用;4、C：含量的高低与强度的高度有关,还有抗晶间腐蚀的能力成反比；:z:_3j3 G6x"e&t5、Ti、Nb：稳定化元素。
钢铁中五大元素的作用与危害及其分析方法
钢铁中五大元素的作用与危害及其分析方法作者：刘张50905022010 应化2班钢铁是铁与C(碳)、Si(硅)、Mn(锰)、P(磷)、S(硫)以及少量的其他元素所组成的合金。
其中除Fe(铁)外，C的含量对钢铁的机械性能起着主要作用，故统称为铁碳合金。
它是工程技术中最重要、用量最大的金属材料。
钢铁生产流程包括：矿山开采→选矿→烧结→炼铁→炼钢→连铸→轧钢等。
钢铁工业是最重要的基础工业，是其他工业发展的物质基础。
有了钢铁，就使得中国国民经济的技术改造成为可能。
同时，钢铁工业的发展也有赖于煤炭工业、采掘工业、冶金工业、动力、运输等工业部门的发展。
由于钢铁工业与其他工业的关系十分密切，因此许多国家都把发展钢铁工业放在十分重要的地位，并把这种发展与国民经济各部门的发展互相协调起来，保持正常的比例关系。
针对此块精英人才，也是目前我国最稀缺的。
五大元素是特指钢铁中的碳、硫、硅、磷、锰五种元素。
五大元素各个化学元素对钢的性能有以下的影响：1、碳(C) 碳是钢铁的主要成分之一它直接影响着钢铁的性能。
碳是区别铁与钢，决定钢号、品级的主要标志。
碳是对钢性能起决定作用的元素。
碳在钢中可作为硬化剂和加强剂，正是由于碳的存在，才能用热处理的方法来调节和改善其机械性能，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。
2、硅(Si)：由原料矿石引入或脱氧及特殊需要而有意加入，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%。
第七章 合金元素在钢中作用
4．常用钢种
40 40 4ZSiMn 低淬透性合金调质钢 Cr、 MnB、 38 40 中淬透性合金调质钢 CrMoAl、 CrNi 高淬透性合金调质钢 CrMnMo、 Cr Ni4WA 40 25 2
四、合金弹簧钢
1．弹簧性能特点
要求必须具有高的弹性极限，高的屈 要求必须具有高的弹性极限， 强比（Gs/50）高的疲劳强度（ 强比（Gs/50）高的疲劳强度（尤其 是缺口疲劳强度） 是缺口疲劳强度）及足够韧性。
4.合金元素对M相变温度也有影响 4.合金元素对M
大多数合金元素使Ms点下降 大多数合金元素使Ms点下降
第二节 合金钢的分类与编号
一、合金钢分类 通用分类方法有 : 1．按合金元素的质量分数 2．按合金元素的种类分：铬钢、锰钢、铬镍 按合金元素的种类分：铬钢、锰钢、 钢、硅锰钼钒钢等 3．按主要用途分
建 筑 及 工 程 用 结 构 钢 结构钢 机 械 制 造 用 结 构 钢 工 具 钢 特 殊 性 能 钢
二、合金钢的牌号
命名原则：由钢中碳的质量分数、 命名原则：由钢中碳的质量分数、 合金元素的种类和质量分数的组合 来表示。 来表示。当钢中合金元素的平均质 量分数<1.5%钢号中只标出元素符 量分数<1.5%钢号中只标出元素符 不标明元素的平均质量分数。 号，不标明元素的平均质量分数。 >1.5%、2.5%、3.5%在元素符 当>1.5%、2.5%、3.5%在元素符 号的后面相应标出2 ……。 号的后面相应标出2、3、4……。
例：20crMnTi钢制造汽车变速箱 20crMnTi钢制造汽车变速箱 齿轮工艺路线： 齿轮工艺路线： 锻造 正火 加工齿形 局部镀 铜（防渗碳） 渗碳 防渗碳） 预冷淬火+ 预冷淬火+ 低温回火 喷丸 磨齿 20crMnTi汽车变速齿轮热处理工 20crMnTi汽车变速齿轮热处理工 艺曲线及显微组织与力学性能。 艺曲线及显微组织与力学性能。
不锈钢所含各元素的作用
不锈钢所含各元素的作用目前已知的化学元素有100多种，在工业中常用的钢铁材料中可以遇到的化学元素约二十多种。
对于人们在与腐蚀现象作长期斗争的实践而形成的不锈钢这一特殊钢系列来说，最常用的元素有十几种，除了组成钢的基本元素铁以外，对不锈钢的性能与组织影响最大的元素是：碳、铬、镍、锰、硅、钼、钛、铌、钛、锰、氮、铜、钴等。
这些元素中除碳、硅、氮以外，都是化学元素周期表中位于过渡族的元素。
实际上工业上应用的不锈钢都是同时存在几种以至十几种元素的，当几种元素共存于不锈钢这一个统一体中时，它们的影响要比单独存在时复杂得多，因为在这种情况下不仅要考虑各元素自身的作用，而且要注意它们互相之间的影响，因此不锈钢的组织决定于各种元素影响的总和。
1)．各种元素对不锈钢的性能和组织的影响和作用1-1.铬在不锈钢中的决定作用：决定不锈钢性属的元素只有一种，这就是铬，每种不锈钢都含有一定数量的铬。
迄今为止，还没有不含铬的不锈钢。
铬之所以成为决定不锈钢性能的主要元素，根本的原因是向钢中添加铬作为合金元素以后，促使其内部的矛盾运动向有利于抵抗腐蚀破坏的方面发展。
这种变化可以从以下方面得到说明：①铬使铁基固溶体的电极电位提高②铬吸收铁的电子使铁钝化钝化是由于阳极反应被阻止而引起金属与合金耐腐蚀性能被提高的现象。
构成金属与合金钝化的理论很多，主要有薄膜论、吸附论及电子排列论。
1-2. 碳在不锈钢中的两重性碳是工业用钢的主要元素之一，钢的性能与组织在很大程度上决定于碳在钢中的含量及其分布的形式，在不锈钢中碳的影响尤为显著。
碳在不锈钢中对组织的影响主要表现在两方面，一方面碳是稳定奥氏体的元素，并且作用的程度很大（约为镍的30倍），另一方面由于碳和铬的亲和力很大，与铬形成—系列复杂的碳化物。
所以，从强度与耐腐烛性能两方面来看，碳在不锈钢中的作用是互相矛盾的。
认识了这一影响的规律，我们就可以从不同的使用要求出发，选择不同含碳量的不锈钢。
钢材牌号文档
钢材牌号导言在钢材行业中，钢材牌号是对钢材种类和质量的一种标识，常用于指导钢材的选择和使用。
不同的钢材牌号代表着不同的化学成分、物理性能和用途。
了解钢材牌号的含义和特点对于正确选择和使用钢材至关重要。
本文将介绍几种常见的钢材牌号及其应用领域。
1. Q235Q235是一种常见的低碳钢，属于碳素结构钢。
其化学成分包括碳（C）含量小于0.22%，锰（Mn）含量小于1.4%，硅（Si）含量小于0.35%，磷（P）含量小于0.045%，硫（S）含量小于0.05%。
Q235钢材具有良好的可焊性、塑性和韧性，常用于一般机械结构和焊接结构中。
应用领域•建筑行业：用于制造钢结构、桥梁和建筑材料。
•车辆制造业：常用于制造汽车骨架和车身零部件。
•压力容器：适用于制造一般压力容器。
•船舶制造业：可用于制造船体结构和船舶零部件。
2. 45钢45钢是一种碳素结构钢，其化学成分包括碳（C）含量在0.42%至0.50%之间，硅（Si）含量小于0.40%，锰（Mn）含量小于0.80%，磷（P）含量小于0.035%，硫（S）含量小于0.035%。
45钢材具有良好的硬度和强度，热处理后可增加其硬度，常用于制造机械零部件。
应用领域•齿轮制造业：用于制造齿轮、传动轴和连接杆等零部件。
•弹簧制造业：适用于制造弹簧、卡簧和弹簧零件。
•轴类零件：常用于制造轴颈、车轴和凸轮轴等。
•锻件制造：可用于制造锻件、锻模和锻压装置。
3. 304不锈钢304不锈钢，也称为18-8不锈钢，是一种常见的不锈钢材料，主要由铬（Cr）和镍（Ni）构成。
其化学成分包括铬（Cr）含量在18%至20%之间，镍（Ni）含量在8%至10.5%之间，碳（C）含量小于0.08%，硅（Si）含量小于1.0%，锰（Mn）含量小于2.0%，磷（P）含量小于0.045%，硫（S）含量小于0.03%。
304不锈钢具有良好的耐腐蚀性、耐高温性和机械性能，广泛应用于化工、食品加工、医疗器械等领域。
钢铁材料的牌号
硫——有害元素，常以FeS形式存在，易使钢材变脆 （热脆性）。
磷——有害元素，它使钢在低温时变脆（冷脆性）。 氢——有害元素，能造成氢脆、白点等缺陷。
二、碳素钢的分类
1．按钢的含碳量分 低碳钢：C≤0.25％ 中碳钢： 0.25％<C <0.60％ 高碳钢：C ≥0.60％
5．特殊性能钢
不锈钢或耐热钢的牌号用两位或三位阿拉伯数字表示含碳量的最佳控 制值（以万分之几或十万分之几计），合金元素含量的表示方法与合金结 构钢相同，当材料只规定含碳量上限时，若含碳量上限≤0.10%，则以其 上限值的3/4表示，若含碳量上限＞0.1%时，则以其上限值的4/5表示（两 位数，万分数计）。
• 易切钢也是在牌号前冠以拼音字母 “Y”，如“Y15”，表示含碳量 0.15％的易切钢。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
整理ppt
18
此课件下载可自行编辑修改，此课件供参考！ 部分内容来源于网络，如有侵权请与我联系删除！感谢你的观看！
2．按钢的质量分 普通钢：S ≤0.050％，P≤ 0.045％ 优质钢：S ≤0.035％，P≤ 0.035％ 高级优质钢：S≤ 0.025％，P≤ 0.025％
3．按钢的用途分 结构钢：含碳量一般均小于0.70% 工具钢：含碳量一般均大于0.70%
4．按冶炼时脱氧程度的不同分 沸腾钢：脱氧程度不完全的钢 镇静钢：脱氧程度完全的钢 特殊镇静钢：比镇静钢脱氧程度更充分彻底的钢
例如：ZG270—500表示屈服强度不小于270MPa，抗拉强度不小 于500MPa的铸造碳钢。
合金钢的分类和牌号
一、合金钢的分类 二、合金钢的牌号
稀土元素在钢中的作用
稀土元素在钢中的作用一，概述一般所说的稀土元素，是指元素周期表中原子序数为57-71的镧系元素。
由于这些元素大都在矿石中共生的，而且化学性质也很相似，所以归为一类，在钢号中均用“R”表示。
稀土元素的外层电子结构相同，所以它们的化学性能极为相似，不易用一般的化学方法分离。
但其内层的电子结构不同，以致在物理性能方面引起一定的差异，而有其各自的特性。
稀土元素是很好的钢中脱硫去气剂；可用于清除其它如砷、锑、铋等有害杂质；可以改变钢中夹杂物的形状和分布情况，从而改善钢的质量。
稀土元素加入高合金的不锈耐热钢和电热合金中，可以改善钢和合金的铸态组织，从而改善其热加工性能并提高其使用寿命。
二，稀土元素对钢的组织及热处理的影响1.对组织的影响稀土元素在钢中的作用主要有两个方面，一是净化作用；一是合金化作用。
从后一作用出发，要想稳定稀土在钢中的效果，必须稳定稀土的钢中的实际含量。
研究表明，稀土在钢中有的呈夹杂物形态存在，有的分布在碳化物和固溶体中。
显然，这些不同的存在形态将对钢的性能产生不同的影响。
根据理论与实际分析，其中起有效合金化作用的为存在于碳化物及固溶体中的稀土。
如果保证在此两相中的稀土含量使之稳定和得到控制，就可以保证稀土的合金化效果。
根据试验结果，控制钢中稀土的合金化的有效部分的主要因素有以下几个方面：（1）脱氧制度的影响：采用强扩撒脱氧剂的试验用钢，固溶体中有稀土存在，而夹杂物中的稀土则比采用弱扩散脱氧剂时为低。
（2）钢中稀土总量的影响：当钢中稀土总量较高时，固溶体中大都有稀土存在，而稀土总量较低时，发现固溶体中稀土含量极为微少。
（3）钢液温度的影响：随着稀土加入温度的升高，夹杂物中的稀土（占三相稀土总量的）百分比随之增加，而碳化物中的稀土百分比则随之降低；反之，在温度较低的情况下，碳化物中的稀土百分比则明显地增加。
稀土对钢晶粒度的影响，由于钢的化学成分和工艺的不同以及加入稀土的种类等不同而有较大的差别。
各种元素在钢铁中的作用
各种元素在钢铁中的作用钢是一种合金，主要由铁、碳和其他合金元素组成。
这些合金元素在钢中起着不同的作用，以下是一些常见的合金元素及其作用：1.碳（C）：碳是钢中最重要的合金元素之一，它能够提高钢的硬度和强度。
高碳钢含碳量超过0.6%，通常用于制造刀具和机械零件。
中碳钢常用于制造车轴、齿轮等。
低碳钢含碳量少于0.3%，其韧性较好，常用于制造汽车结构部件等。
2.硅（Si）：硅用于降低钢的液相温度和粘度，促进钢的液相区域扩大。
它还能提高钢的强度和耐磨性。
硅常用于制造电力设备、变压器等。
3.锰（Mn）：锰能够提高钢的韧性和延展性，并抑制高温下的晶界腐蚀。
锰常用于制造桥梁、建筑结构等。
4.磷（P）：磷用于提高低碳钢的强度和硬度，但过高的磷含量会降低钢的可焊性。
因此，磷含量应控制在一定范围内。
5.硫（S）：硫能够提高钢的切削性能和机械加工性能。
但高硫含量的钢会降低钢的可焊性和韧性，同时还容易形成疏松铸态组织。
6.铬（Cr）：铬是不锈钢的主要合金元素之一，它能够提高钢的耐蚀性和耐磨性。
铬还能提高钢的强度和硬度，常用于制造压力容器、船舶等。
7.镍（Ni）：镍能够提高钢的韧性和抗冲击性能。
它还能提高钢的耐高温性能，因此常用于制造汽车发动机、航空发动机等。
8.钼（Mo）：钼能够提高钢的硬度和强度，同时还能提高钢的耐腐蚀性能。
它常用于制造汽车结构部件、涡轮发动机等。
9.钒（V）：钒能够提高钢的强度和硬度，同时还能提高钢的耐热性能。
钒主要用于制造高速切削工具、齿轮等。
总而言之，钢中各种合金元素的添加能够改善钢的机械性能、耐磨性、耐腐蚀性和热处理性能等。
通过适当调整合金元素的含量，可以生产出满足不同工程要求的各类钢材。
钢材的化学成分中可提高钢材的强度的c
钢材的化学成分中可提高钢材的强度的c
钢材的强度是指钢材所能承受的外力或负荷的能力，而钢材的化学成分中的元素C，即碳元素，对钢材的强度有着重要的影响。
钢材中的碳元素可以通过调整含量来提高钢材的强度。
通常情况下，钢材中的碳含量在0.2%至2.1%之间。
当碳含量较低时，钢材的强度较低，但具有较好的韧性和可塑性。
而当碳含量增加时，钢材的强度会显著提高，但韧性和可塑性会相应减弱。
碳元素通过固溶强化和析出强化的机制来提高钢材的强度。
固溶强化是指在钢材中加入一定量的碳元素后，碳元素会溶解在铁基体中，使晶体结构变得更加紧密，从而提高钢材的强度。
析出强化是指在钢材中加入一定量的碳元素后，部分碳元素会析出形成碳化物的沉淀，这些沉淀物会阻碍晶粒的滑移和扩展，从而提高钢材的强度。
碳元素还可以通过调整钢材的热处理工艺来进一步提高钢材的强度。
例如，对于低碳钢材，可以通过加热和快速冷却的淬火处理来提高钢材的强度。
而对于高碳钢材，则可以通过加热和缓慢冷却的退火处理来降低钢材的硬度，提高钢材的韧性和可塑性。
碳元素是调整钢材强度的重要元素。
通过调整钢材中的碳含量以及热处理工艺，可以有效提高钢材的强度。
然而，在使用钢材时，还需要综合考虑钢材的其他性能指标，如韧性、可塑性和耐蚀性等，以满足不同应用场景的需求。
国际钢号的命名规则-国际标准化组织( ISO )金属材料牌号表示方法简介
国际标准化组织（ISO ）金属材料牌号表示方法简介1. 国际标准化组织简介ISO 是Interational Organization for Standardization 的缩写，是国际标准化组织的标准代号。
1986 年以后颁布的ISO 钢铁标准，其牌号主要采用欧洲标准（EN ）牌号系统。
而EN 牌号系统基本上是在德国DIN 标准牌号系统基础上制定的，但有一些改进，这样更有利于交流。
1989 年该组织又颁布了“以字母符号为基础的牌号表示方法”的技术文件，它是作为建立统一的国际钢铁牌号系统的建议，该组织也率先采用这一方法。
修订前后的标准会有两种牌号出现，只要是现行的标准，均可被采用。
2. 以力学性能为主牌号的示例2.1 非合金钢牌号表示方法非合金钢这里是指结构用非合金钢和工程用非合金钢。
结构用非合金钢牌号首部为S ，如S235 ；工程用非合金钢牌号首部为 E ，如E235 。
数字表示屈服强度≥235Mpa ，相当于我国的Q235 钢。
过去，此类钢牌号最前面为化学元素符号Fe, 并附有抗拉强度值，如Fe360 （相当于E235 ），360 是指抗拉强度（MPa ）最低值，后来有的改为屈服强度值，但其牌号仍为Fe XXX，选用时应注意。
牌号尾部字母为A、B、C、D、E是表示以上两类钢不同的质量等级，并表示不同温度下冲击吸收工（A kv ）最低保证值。
2.2 低合金高强度钢牌号表示方法这类钢牌号表示方法与工程用非合金钢相同，在ISO 4950和ISO 4951两个标准中，屈服强度范围值为355—690Mpa,牌号为E355—E690。
2.3 耐候钢牌号的表示方法耐候钢有时亦称耐大气腐蚀钢，牌号表示方法和工程用非合金钢基本相同，为表这类钢铁的特性，在牌号尾部加字母W。
3. 以化学成分为主表示钢牌号的示例说明3.1适用于热处理的非合金钢这类钢相当于我国的优质碳素结构钢。
牌号字头为C，其后数字为平均碳含量X100 2 。
钢铁中五大元素的作用与危害及其分析方法
钢铁中五大元素的作用与危害及其分析方法作者：刘张 50905022010 应化 2 班钢铁是铁与C(碳)、Si(硅卜Mn(锰卜P(磷)、S(硫)以及少量的其他元素所组成的合金。
其中除Fe(铁)外，C 的含量对钢铁的机械性能起着主要作用，故统称为铁碳合金。
它是工程技术中最重要、 用量最大的金属材料。
炼钢T 连铸T 轧钢等。
是其他工业发展的物质基础。
有了钢铁， 就使得中国国 钢铁工业的发展也有赖于煤炭工业、采掘工业、冶金工 家都把发展钢铁工业放在十分重要的地位， 并把这种发展与国民经济各部门的发展互相协调 起来，保持正常的比例关系。
针对此块精英人才，也是目前我国最稀缺的。
五大元素是特指钢铁中的碳、硫、硅、磷、锰五种元素。
五大元素各个化学元素对钢的性能有以下的影响： 1、碳(C)碳是钢铁的主要成分之一它直接影响着钢铁的性能。
碳是区别铁与钢， 决定钢号、 品级的主要标志。
碳是对钢性能起决定作用的元素。
碳在钢中可作为硬化剂和加强剂， 正是由于碳的存在， 才能用热处理的方 法来调节和改善其机械性能， 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。
2、硅(Si):由原料矿石引入或脱氧及特殊需要而有意加入，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。
合金元素对铁素体不锈钢组织和性能的影响
合金元素对铁素体不锈钢组织和性能的影响常用铁素体不绣钢，按钢中铬含量分类主要有Cr11％~15％型、 Cr16％~20％型和Cr21％~30％型三种。
而对铁素体不锈钢组织和性能影响最大的合金元素主要是Cr，Mo，C和N以及Ni。
当然，有的铁素体不锈钢中还含有Ti，Nb，Cu等，它们对铁素体不锈钢的组织和性能也有—定的影响，下面将就这些合金元素的作用和影响加以扼要介绍。
1.1 铬的影响铬是使铁素体不锈钠具有铁素体组织并具有良好耐蚀性的主要元素。
铁素体不锈钢中，随铬量的增加对钢的组织的主要影响是加速α'相和σ相的形成和沉淀并使钢的铁素体晶粒更加粗大。
这些因素反映在对铁素体不锈钢性能的影响上，主要是脆化倾向的增加。
表3-2和图3-21~图3-22指出了一些试验结果。
前面已述及σ相的析出将降低铁素体不锈钢的耐蚀性，而α'相的沉淀在一些介质中，同样显著降低钢的耐蚀化（图3-23）。
在铁素体不锈钢中，即使在正常状态下的退火态。
随铬量地增加，钢的韧性也下降。
特别是当铬含量＞15％~16％后，其韧性的下降更加明显（图3-24）。
与此同时．随铁素体不锈钢中铬含量的增加，钢的脆性转变温度也显著上移（图3-29）。
研究含铬量对铁素体不锈钢抗拉强度的影响，其结果表明，含铬量在~25％以下，随铬量增加，钢的强度下降；而当高于~25％后，则铬量增加，钢的强度稍有提高（图3-25）。
这种现象一般解释为．Cr＜~25％时，随铬量增加，纯铁素体组织抑制了马氏体的形成；Cr＜~ 25％后，随铬量增加，铬的固溶强化作用而使钢的强度提高。
铬是不锈钢获得不锈性和耐蚀性的最主要的元素，在铁素体不锈钢中也不例外，铁素体不绣钢在氧化性介质中，铬能使不锈钢表面上迅速生成氧化铬（例如Cr2O3）的钝化膜，这层膜是非常致密和稳定的。
即使一旦被破坏也能迅速修复。
不同含铬量的Fe-Cr合金在H2SO4介质中的阳极极化曲线以及腐蚀电位E，临corr界钝化电位E与铬含量的关系分别示于图3-27和图3-28中。
常见化学元素对金属材料性能的影响分析
常见化学元素对金属材料性能的影响分析1碳元素碳是金属材料中的主要成分之一，它直接影响材料强度、硬度、塑性、韧性及淬透性、耐磨性和焊接性，是区别铁与钢，决定钢号、品级的主要标志。
随着含碳量的增加，钢材的屈服强度和抗拉强度提高，但塑性、冷弯性能和冲击韧性，特别是低温冲击韧性降低。
当含碳量超过0.23%时，钢的焊接性能变差，因此用于焊接的低合金结构钢含碳量一般不超过0.22%。
含碳量过高还会降低钢的耐大气腐蚀能力，在露天料场的高碳钢极易锈蚀。
在现代化工建设工程中，铸钢作为不可或缺的步骤，对于碳元素的需要也是极高的，虽然使用到的比例相对较少，仅仅只有2%左右，但是这比例微小的碳元素却使得钢结构的稳定性显著增强[2]。
2硅元素硅元素是金属材料中常见的化学元素，硅在钢中不形成碳化物，而是以固溶体的形态存在于铁素体或奥氏体中。
适量的硅能提高钢材的强度和硬度，且对其塑性、冷弯性能、冲击韧性和焊接性能无明显的不良影响。
硅也能提高钢的退火、正火和淬火温度，降低碳在铁素体中的扩散速度，从而增加钢的回火稳定性。
硅与钢液中的氧有较强的化合作用，能细化钢中的纯铁晶粒并使其散布均匀。
与此同时，通过将硅元素、铬元素和钨元素等的有效熔合，也能够极为有效地提升钢结构的抗高温抗氧化能力。
但需要重点关注的是，伴随硅元素含量的增加，钢结构的焊接性能将会随之降低，因此这就要求相关工作者能够科学合理地调整硅元素的比例[3]。
3锰元素锰元素可以说是炼钢过程中性能最为优秀的脱氧剂和脱硫剂。
碳素钢中的锰元素多为冶炼钢铁过程中作为脱氧剂和脱硫剂而有意加入，含量通常在0.30%~0.50%的范围之内。
锰元素能与钢中的硫元素在高温下化合成熔点很高的Mns可消减硫在钢中的不良影响，减少钢材热加工时因硫而产生裂纹的“热脆”现象。
在碳素钢中加入0.70%以上的锰元素时则算作锰钢，较一般锰量的钢不但有较高的韧性，且有更高的强度和硬度，提高钢的淬透性，切实有效地改善并优化钢的热加工性能。
钢材元素含量和HRC图表
钢材元素含量和HRC图表钢材图表碳（C）铬（Cr）钴（Co）铜（Cu）锰（Mn）钼（Mo）镍（Ni）磷（P）硅（Si）硫（S）钨（W）钒（V）0.0352-56420420V/2.30/14.00*/1.00*9.00/56-58CPM120C*/0.35*/0.35*/54-56HITACHISHIROGAMI碳(C)1.提高刀刃抗变形能力和抗张强度2.增强硬度，提高抗磨损能力铬(Cr)1.增强硬度，抗张强度和韧性2.防磨损和腐蚀钴(Co)1.增大硬度和力度，使之可以承受高温淬火2.在更复杂的合金中用来加强其他元素的某些个体特性铜(Cu)1.增强抗腐蚀能力2.增强抗磨损能力锰(Mn)1.增大可淬性，抗磨损力和抗张强度2.从熔化的金属中以分离氧化和分离汽化作用带走氧3.大量加入时，增强硬度，但提高脆性钼(Mo)1.增强力度，硬度，可淬性和韧性2.改善机械加工性和抗腐蚀能力镍(Ni)1.增强力度，硬度和抗腐蚀能力磷(P)1.增强力度，机械加工性和硬度2.浓度过大时易脆裂硅(Si)1.增强延展性2.增大抗张强度3.从熔化的金属中以分离氧化和分离汽化作用带走氧硫(S)1.少量使用可改善机械加工性钨(W)1.增大力度，硬度和韧性钒(V)1.增大力度，硬度和抗震能力2.防止产生颗粒钢铁中微量金属元素的作用：--------------------------------------1、磷（P）：使钢产生冷脆和降低钢的冲击韧性；但可改善钢的切削性能。
2、硅（Si）：能增加钢的强度、弹性、耐热、耐酸性及电阻系数等。
冶炼中的脱氧剂能增加钢的过热和脱碳敏感性。
3、锰（Mm）：能提高钢的强度和硬度及耐磨性。
冶炼时的脱氧剂和脱硫剂。
4、铬（Cr）：能增加钢的机械性能和耐磨性，可增大钢的淬火度和淬火后的变形能力。
同时又可增加钢的硬度、弹性、抗磁力和抗强力，增加钢的耐蚀性和耐热性等。
5、镍（Ni）：可以提高钢的强度、韧性、耐热性、防腐性、抗酸性、导磁性等。
合金元素在不锈钢中的作用
合金元素在不锈钢中的作用合金元素指的是在炼金属的时候加入一定量一种或多种的金属或非金属元素可以获得材料的特殊性能，如提高强度、改善抗氧化性能、提高塑性和工艺性能等。
而这些加进去的辅助性元素材料就叫作合金元素。
各种元素对不锈钢的性能和组织的影响和作用1.铬（Cr）在不锈钢中的决定作用：决定不锈钢性属的元素只有一种，这就是铬，每种不锈钢都含有一定数量的铬。
由于铬形成的致密、稳定的三氧化二铬，阻止了介质对金属机体的继续深入腐蚀。
迄今为止，还没有不含铬的不锈钢。
铬之所以成为决定不锈钢性能的主要元素，根本的原因是向钢中添加铬作为合金元素以后，促使其材料机体向有利于抵抗腐蚀破坏的方面发展。
这种变化可以从以下方面得到说明：①铬使铁基固溶体的电极电位提高②铬吸收铁的电子使铁钝化，钝化是由于阳极反应被阻止而引起金属与合金耐腐蚀性能被提高的现象。
2.碳（C）在不锈钢中的两重性碳是工业用钢的主要元素之一，钢的性能与组织在很大程度上决定于碳在钢中的含量及其分布的形式，在不锈钢中碳的影响尤为显著。
碳在不锈钢中对组织的影响主要表现在两方面，一方面碳是稳定奥氏体的元素，并且作用的程度很大（约为镍的30倍），另一方面由于碳和铬的亲和力很大，与铬形成—系列复杂的碳化物。
所以，从强度与耐腐烛性能两方面来看，碳在不锈钢中的作用是互相矛盾的。
认识了这一影响的规律，我们就可以从不同的使用要求出发，选择不同含碳量的不锈钢。
例如工业中应用最广泛的，也是最起码的不锈钢——0Crl3~4Cr13这五个钢号的标准含铬量规定为12~14％，就是把碳要与铬形成碳化铬的因素考虑进去以后才决定的，目的即在于使碳与铬结合成碳化铬以后，固溶体中的含铬量不致低于11.7％这一最低限度的含铬量。
同时，含碳量不同，强度与耐腐蚀性能也是有区别的，0Cr13~2Crl3钢的耐腐蚀性较好但强度低于3Crl3和4Cr13钢，多用于制造结构零件，后两个钢号由于含碳较高而可获得高的强度多用于制造弹簧、刀具等要求高强度及耐磨的零件。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
化学元素在钢号中的作用
1、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。
2、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。
3、锰（Mn）：在炼钢过程中，锰是良好的脱氧剂和脱硫剂，一般钢中含锰0.30－0.50%。
在碳素钢中加入0.70%以上时就算“锰钢”，较一般钢量的钢不但有足够的韧性，且有较高的强度和硬度，提高钢的淬性，改善钢的热加工性能，如16Mn钢比A3屈服点高40%。
含锰11－14%的钢有极高的耐磨性，用于挖土机铲斗，球磨机衬板等。
锰量增高，减弱钢的抗腐蚀能力，降低焊接性能。
4、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。
5、硫（S）：硫在通常情况下也是有害元素。
使钢产生热脆性，降低钢的延展性和韧性，在锻造和轧制时造成裂纹。
硫对焊接性能也不利，降低耐腐蚀性。
所以通常要求硫含量小于0.055%，优质钢要求小于0.040%。
在钢中加入0.08-0.20%的硫，可以改善切削加工性，通常称易切削钢。
6、铬（Cr）：在结构钢和工具钢中，铬能显著提高强度、硬度和耐磨性，但同时降低塑性和韧性。
铬又能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性，因而是不锈钢，耐热钢的重要合金元素。
7、镍(Ni)：镍能提高钢的强度，而又保持良好的塑性和韧性。
镍对酸碱有较高的耐腐蚀能力，在高温下有防锈和耐热能力。
但由于镍是较稀缺的资源，故应尽量采用其他合金元素代用镍铬钢。
8、钼(Mo)：钼能使钢的晶粒细化，提高淬透性和热强性能，在高温时保持足够的强度和抗蠕变能力(长期在高温下受到应力，发生变形，称蠕变)。
结构钢中加入钼，能提高机械性能。
还可以抑制合金钢由于火而引起的脆性。
在工具钢中可提高红性。
9、钛(Ti)：钛是钢中强脱氧剂。
它能使钢的内部组织致密，细化晶粒力；
降低时效敏感性和冷脆性。
改善焊接性能。
在铬18镍9奥氏体不锈钢中加入适当的钛，可避免晶间腐蚀。
10、钒(V)：钒是钢的优良脱氧剂。
钢中加0.5%的钒可细化组织晶粒，提高强度和韧性。
钒与碳形成的碳化物，在高温高压下可提高抗氢腐蚀能力。
11、钨(W)：钨熔点高，比重大，是贵生的合金元素。
钨与碳形成碳化钨有很高的硬度和耐磨性。
在工具钢加钨，可显著提高红硬性和热强性，作切削工具及锻模具用。
12、铌(Nb)：铌能细化晶粒和降低钢的过热敏感性及回火脆性，提高强度，但塑性和韧性有所下降。
在普通低合金钢中加铌，可提高抗大气腐蚀及高温下抗氢、氮、氨腐蚀能力。
铌可改善焊接性能。
在奥氏体不锈钢中加铌，可防止晶间腐蚀现象。
13、钴(Co)：钴是稀有的贵重金属，多用于特殊钢和合金中，如热强钢和磁性材料。
14、铜(Cu)：武钢用大冶矿石所炼的钢，往往含有铜。
铜能提高强度和韧性，特别是大气腐蚀性能。
缺点是在热加工时容易产生热脆，铜含量超过0.5%塑性显著降低。
当铜含量小于0.50%对焊接性无影响。
15、铝(Al)：铝是钢中常用的脱氧剂。
钢中加入少量的铝，可细化晶粒，提高冲击韧性，如作深冲薄板的08Al钢。
铝还具有抗氧化性和抗腐蚀性能，铝与铬、硅合用，可显著提高钢的高温不起皮性能和耐高温腐蚀的能力。
铝的缺点是影响钢的热加工性能、焊接性能和切削加工性能。
16、硼(B)：钢中加入微量的硼就可改善钢的致密性和热轧性能，提高强度。
17、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。
18、稀土(Xt)：稀土元素是指元素周期表中原子序数为57-71的15个镧系元素。
这些元素都是金属，但他们的氧化物很象“土”，所以习惯上称稀土。
钢中加入稀土，可以改变钢中夹杂物的组成、形态、分布和性质，从而改善了海之洲不锈钢金属软管的各种性能，如韧性、焊接性，冷加工性能。
在犁铧钢中加入稀土，可提高耐磨性。