合金元素对钢的性能影响

合金元素对钢的性能影响
表1—37要紧合金元素对钢的性能阻碍
注：“+”表示提高，“一’’表示降低，“O”表示没有阻碍，“·”表示阻碍情形尚不清晰，多个“+”或“一”表示提高或降低的强烈程度。

①表示在珠光体钢中；②表示在奥氏体钢中。

表1—38要紧合金元素对钢性能阻碍的有关说明
注：各成分的含量皆指质量分数。

耐候钢中，Cu和P是耐大气、海水腐蚀的最有效的元素。

为降低含P钢的冷脆敏锐性和改善焊接性、要求操纵（w(C)≤0.16％。

钢中Cu的含量低（w(Cu)约0.2～0.4％左右），焊接时可不能产生热裂纹；含P 钢中（w(C+P)都操纵在0.25％一下，故钢的冷脆倾向不大。

Cr能提高钢的耐腐蚀稳固性。

Ni和Cu、Cr、P一起加入，可加强耐蚀成效。

低温钢中Al、V、Nb、Ti及稀土（Re）等元素可固溶强化和晶粒细化。

如加入Ni，固溶于铁素体，即可提高其强度，又使基体低温韧性得到明显改善；同时提高了淬透性。

镍增大了钢的淬硬性，且增大了热裂的倾向。

珠光体耐热钢中，要紧合金元素为铬和钼，铬和钼能显著提高钢的淬硬性；为进一步提高钢的热强度和稳固性，添加少量的钨、钒、铌、钛、镍和稀土等。

耐热钢中，钼、钒、钛提高钢的高温强度最明显。

耐热钢中含有铬、钼、钒、铌和钛等强碳化物形成元素。

合金结构钢中，锰和镍是固溶强化元素。

镍改善韧性的要紧元素。

钼和铬能显著提高强度和淬透性，钼还能细化晶粒。

钒和铌为碳化物和氮化物的强烈形成元素，以细小质点从固溶体中析出，强化σ项，并以弥散状态细化晶粒；钒和铌提高强度，但塑性下降。

加入钒和铌的低合金钢在热轧状态下性能不稳固，正火处理使其细化晶粒和碳化物平均弥散析出，从而获得高的塑性和韧性，故Q345、Q390应在正火状态下更合理。

氮与钒、钛、铌等形成氮化物，使钢弥散强化。

一定数量的硼（ω（B）＜0.005％和钼同时加入可提高淬透性和强度，硼还能细化晶粒。

钒和铌是细化晶粒和沉淀强化元素。

钼不仅能够细化晶粒，提高强度，还可提高钢的中温性能。

正火钢中添加钒、铌、钛和钼等碳、氮化合物形成元素，通过正火处理后形成细小的碳、氮化合物从固溶体中沉淀析出，并起到细化晶粒的作用，从而提高强度，改善塑性和韧性。

钛、钒、氮为沉淀强化元素。

钼是中强碳化物形成元素，其碳化物稳固性强，提高了钢的强度，强化了晶粒。

钢中S、P过多，可能在晶界上形成低熔点的S、P化合物，引起焊缝熔合线邻近的液化裂纹，甚至焊缝热裂纹。

氧会降低力学性能，并提高时效敏锐性，当氧化物和其他化合物过多时，还可能引起层状撕裂。

氮虽能提高强度，但恶化塑性和冲击韧度，并时效敏锐性大大提高。

微合金化元素Nb、V、Ti在钢中的作用,要紧表现在在热加工过程中抑制奥氏体的形变再结晶并阻止其晶粒的长大,并通过它们的碳氮化合物的应变诱导析出,对钢进行沉淀强化.这3个元素尽管差不多上通过细化晶粒和沉淀强化来提高强度,但它们在钢中的作用机理及强化程度并不同,Nb在钢中具有最强的晶粒细化
强化成效,而V在钢中具有最强的沉淀强化成效,Ti则介于Nb和V两者之间
只加Nb在低于1100℃奥氏体化﹑沉淀硬化成效，微乎其微，只以细化晶粒提高抗弹减性。

然而只加V可产生沉淀强化和细化晶粒成效，但钒的碳化物在生产线上的短时刻溶于奥氏体中是困难的。

试验指出在9 00℃奥氏体化时只加钒的钒碳化物完全溶解需要10分钟，而Nb-V复合加入时只需1分钟。

从不改变生产线的观点看，加Nb-V是有道理的。

这看起来是NbC的存在，促进了钒的溶解
不锈钢中，一类是形成或稳固奥氏体的元素：碳、镍、锰、氮和铜等，其中碳和氮作用程度最大；
一类是缩小甚至封闭γ相区即形成铁素体的元素：铬、硅、钼、钛、铌、钒、钨、铝和钽（Ta）
等，其中铌的作用程度最小。