超低碳贝氏体钢中合金元素的作用
钢材中的化学成分对钢材的作用
钢材中的化学成分对钢材的作用（一）钢材中的化学成分对钢材的作用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。
钢材中的化学成分对钢材的作用（二）钢材中的化学成分对钢材的作用/文青岛宏正金属4、磷（P）：在通常情况下，磷元素是模具钢材中的有害元素，磷（P）元素能够增加模具钢的冷脆性，使模具钢焊接性能变坏；降低模具钢的塑性，使模具钢的冷弯性能变坏。
因此通常要求模具钢中含磷量小于0.045%，优质模具钢要求更低。
5、硫（S）：硫（S）元素在一般情况下也是有害元素。
硫（S）元素使模具钢产生热脆性，降低模具钢的延展性和韧性，在锻造和轧制时造成裂纹。
硫（S）元素对模具钢的焊接性能也不利，降低其耐腐蚀性。
所以通常要求硫含量小于0.055%，优质钢要求小于0.040%。
微合金化的元素作用
在普通碳钢通常依靠加入碳来提高强度，这样就造成了提高碳含量的同时必然降低钢的塑性和韧性。
使普碳钢不能满足强度与韧性的更好组合，由此人们开始研究不增加碳含量，加入其它元素来提高强度，也就是保持低碳钢的韧性前提下，利用微合金化提高强度。
此类钢的综合力学性能比低碳结构钢有很大的改善，而与普通合金钢相比，其添加的合金元素又如此之少，按重量百分比，再继之以控制冷却，才能使钢的性能更佳，此类钢使用之前一般不再进行热处理。
微合金化元素在钢中的作用主要是细化晶粒，阻碍再结晶进行以及析出强化。
1Nb的作用在超低碳贝氏体钢（ULCB）的整个发展过程中，微量Nb起着独特的作用。
这类钢中C含量已经降到0.05%，又不加入较多合金元素，因此强化主要靠位错强化，析出强化特别是组织强化。
近年来的研究表明，微量Nb在超低碳贝氏体钢（ULCB）中的作用，主要体现在以下两个方面。
1）微量Nb抑制变形再结晶行为，加剧变形奥氏体中的应变积累，大幅度提高相变前组织中的位错密度。
超低碳贝氏体钢（ULCB）的优良综合性能主要来自钢的组织细化以及贝氏体中的高位错密度，再实现这一目标，首先需要在控轧过程中，在非再结晶区轧制时引入大量高密度畸变区，这些高密度畸变区在随后的冷却过程中成为相变核心，大幅度促进相变组织细化。
同时，要在发生切变形型贝氏体相变过程中，能把相当一部分变形位错保留在贝氏体基体中，从而大幅度提高贝氏体基体强度。
为了达到这一点，要求钢种有相当高的热轧再结晶终止温度以及抑制冷却时扩散型铁素体转变的能力，合金成分设计充分考虑了Nb及Nb—B这方面的作用。
2）微量Nb与B、Cu的复合作用加快了诱导析出，稳定变形位错结构。
微量Nb加入贝氏体钢中的第二个作用是，这类钢高温非再结晶轧制阶段会应变诱导形成极细的Nb（C、N）析出物。
这些析出物主要析出在变形晶界及变形位错网上，它们阻碍了位错的恢复以及消失的过程，稳定了位错结构，为随后冷却过程相变形核提供更多机会，同时组织新相的长大，最终细化组织。
合金元素的作用
0.4-0.6
0.40
0.15
HT150
<20
20-30
>30
3.5-3.7
3.4-3.6
3.3-3.5
2.2-2.4
2.0-2.3
1.8-2.2
0.4-0.6
0.40
0.15
HT200
<20
20-40
>40
3.3-3.5
3.2-3.4
3.1-3.3
1.9-2.3
1.8-2.2
1.6-1.9
Sb（锑）
1．强烈促进形成珠光体
2．0.002%~0.01%时，对球墨铸铁有使石墨球细化的作用，尤其对大断面球墨铸铁有效
3．其干扰球化的作用，可用稀土元素中和
4．灰铸铁中的加入量为<0.02%，球墨铸铁中的适宜量为0.002%~0.010%
Bi（铋）
1．球墨铸铁中加铋能很有效地细化石墨球
2．大断面球墨铸铁中加铋能防止石墨畸变
0.15
0.10
HT400
>25
2.8-3.0
1.0-1.5
0.8-1.2
0.15
0.10
反球化元素的界限量
元素
Al
Ti
Pb
As
Sb
Bi
Zr
Sn
Te
Se界限量（%）0.Fra bibliotek50.07
0.002
0.05
0.01
0.002
0.03
0.05
0.003
0.0SSS3
2．能细化石墨，增加化合碳量，白口倾向有所增加，强度、硬度有提高趋势，加入量可在0.1%~0.3%
合金元素在钢中的主要作用
合金元素在钢中的主要作用合金元素是指将两种或多种金属或非金属加入到基本金属中，以改变其物理、化学和机械性能的材料。
钢是一种合金，其中含有一定比例的碳和其他合金元素。
合金元素在钢中起到了重要的作用，使钢具有不同的特性和适用性。
首先，合金元素可以改变钢的力学性能。
例如，添加镍和铬可以增强钢的抗拉强度和硬度，使其具有更好的耐磨性和耐腐蚀性。
钴和钨的添加可以增强钢的抗磨性和高温强度，使其适用于高温工作环境。
钛和铌的加入可以改善钢的焊接性能，使其具有更好的可塑性和可加工性。
其次，合金元素可以改变钢的化学性质。
例如，锰的添加可以提高钢的硬化性能，促进碳的溶解和扩散。
磷和硫的加入可以改善钢的冷加工性能，使其具有更好的可塑性和可加工性。
硅的加入可以提高钢的热导率和抗腐蚀性能。
通过调整合金元素的含量和比例，可以满足不同要求的钢的化学性质。
此外，合金元素还可以改变钢的热性能。
例如，添加铝和钛可以提高钢的氧化稳定性，使其在高温环境下具有更好的耐热性。
镍和铜的加入可以改善钢的导热性能，在高温下具有更好的热传导性能。
铍和银的添加可以提高钢的导电性能，使其适用于电气工程。
同时，合金元素还可以改变钢的结构和相变性。
例如，钼和钒的加入可以改善钢的定向结构，提高其强度和塑性。
锑和铅的添加可以促进钢的相变行为，改善其物理性能。
通过对合金元素的选择和控制，可以调节钢的晶粒尺寸、晶界强度和晶界活性，从而改善钢的内部结构和力学性能。
综上所述，合金元素在钢中起着重要的作用，通过调节它们的含量和比例，可以改变钢的力学性能、化学性质、热性能和结构性能，使钢具有更好的性能和适用性。
合理的合金设计和控制是制造高品质钢材的关键。
低碳低合金贝氏体钢 标准
低碳低合金贝氏体钢标准低碳低合金贝氏体钢是一种重要的工程材料，具有良好的强度、韧性和耐腐蚀性能。
在中国，低碳低合金贝氏体钢的应用十分广泛，尤其是在制造工业、能源行业和建筑行业中。
低碳低合金贝氏体钢的标准主要包括化学成分、机械性能和热处理要求等方面。
根据国家标准，低碳低合金贝氏体钢的碳含量通常在0.05-0.20%之间。
合金元素的含量通常不超过5%，其中常见的合金元素包括锰、硅、铬、镍和钼等。
低碳低合金贝氏体钢的化学成分要求主要包括碳含量、锰含量、硅含量、磷含量、硫含量和铌含量等。
这些要求旨在保证钢材具有良好的力学性能和耐腐蚀性能。
例如，低碳含量可以提高钢材的韧性和可焊性，而适量的合金元素可以提高钢材的强度和硬度。
低碳低合金贝氏体钢的机械性能要求主要包括抗拉强度、屈服强度、延伸率和冲击功等。
这些要求旨在确保钢材在使用过程中具有足够的强度和韧性。
例如，抗拉强度通常要求在400-700MPa之间，屈服强度通常要求在200-400MPa之间，延伸率通常要求在15-25%之间。
低碳低合金贝氏体钢的热处理要求主要包括退火、正火和淬火等。
这些要求旨在调整钢材的组织和性能，以满足特定的应用需求。
例如，退火处理可以改善钢材的韧性和可加工性，正火处理可以提高钢材的硬度和强度，淬火处理可以使钢材具有良好的磨削性和耐磨性。
低碳低合金贝氏体钢的标准还包括产品形式、技术要求和检验方法等方面。
产品形式可以包括钢板、钢管、钢杆和钢丝等，根据具体的应用需求选择不同的产品形式。
技术要求主要包括热处理和机械加工等方面，以确保钢材具有所需的性能和外观。
检验方法主要包括化学分析、金相组织分析和力学性能测试等，以确保钢材符合标准要求。
综上所述，低碳低合金贝氏体钢是一种重要的工程材料，具有广泛的应用领域。
相关的标准主要包括化学成分、机械性能和热处理要求等方面，以确保钢材具有所需的性能和可靠性。
在今后的发展中，低碳低合金贝氏体钢将继续发挥其优势，为各个领域的发展做出贡献。
合金元素在钢中的作用
1. 合金元素对钢性能的影响钢材中合金元素可以提高钢铁材料洁净度、均匀度、组织细度等影响材料性能，提高冶金行业资源、能源利用效率，实现节能、环保，促进钢铁行业可持续发展。
主要有以下几个方面：(1)结晶强化。
结晶强化就是通过控制结晶条件，在凝固结晶以后获得良好的宏观组织和显微组织，从而提高金属材料的性能。
它包括：(2)形变强化。
金属材料经冷加工塑性变形可以提高其强度。
这是由于材料在塑性变形后位错运动的阻力增加所致。
(3)固溶强化．通过合金化(加入合金元素)组成固溶体，使金属材料得到强化称为固溶强化。
(4)相变强化。
合金化的金属材料，通过热处理等手段发生固态相变，获得需要的组织结构，使金属材料得到强化，称为相变强化。
(5)晶界强化。
晶界部位的自由能较高，而且存在着大量的缺陷和空穴，在低温时，晶界阻碍了位错的运动，因而晶界强度高于晶粒本身；但在高温时，沿晶界的扩散速度比晶内扩散速度大得，晶界强度显著降低。
因此强化晶界对提高钢的热强性是很有效的。
硼对晶界的强化作用，是由于硼偏集于晶界上，使晶界区域的晶格缺位和空穴减少，晶界自由能降低；硼还减缓了合金元素沿晶界的扩散过程；硼能使沿晶界的析出物降低，改善了晶界状态，加入微量硼、锆或硼+锆能延迟晶界上的裂纹形成过程；此外，它们还有利于碳化物相的稳定。
(6)综合强化。
在实际生产上，强化金属材料大都是同时采用几种强化方法的综合强化，以充分发挥强化能力。
例如：1）固溶强化十形变强化，常用于固溶体系合金的强化。
2）结晶强化+沉淀强化，用于铸件强化。
3）马氏体强化+表面形变强化。
对一些承受疲劳载荷的构件，常在调质处理后再进行喷丸或滚压处理。
4）固溶强化+沉淀强化。
对于高温承压元件常采用这种方法，以提高材料的高温性能。
有时还采用硼的强化晶界作用，进一步提高材料的高温强度。
2.合金元素的存在形式根据合金元素与碳的作用不同，可将合金元素分为两大类：碳化物形成元素，它们比Fe具有更强的亲碳能力，在钢中将优先形成碳化物，依其强弱顺序为Zr、Ti、Nb、V、W、Mo、Cr、Mn、Fe等，它们大多是过渡族元素，在周期表上均位于Fe的左侧；非碳化物形成元素，主要包括Ni、Si、Co、Al等，他们与碳一般不生成碳化物而固溶于固溶体中，或生成其它化合物如AlN，一般位于周期表的右侧。
合金元素在钢中的作用
碍晶粒长大 • 非碳化物形成元素：Cu、Si、Ni……阻
止晶粒长大；P、Cu促进晶粒长大。
课题一 概述
♥对过冷奥氏体的转变的影响 实质上是对C曲线的影响
• 除Co以外，大多数合金元素都增加奥氏 体的稳定性，使C曲线右移。且非碳化物 形成元素Al、Ni、Si、Cu等不改变C曲 线的形状，只使其右移，碳化物形成元 素Mn、Cr、Mo、W等除使C曲线右移 外，还改变其形状。
当钢中加入少量合金元素时，有一部分溶于铁 素体内形成合金铁素体.
课题一 概述
♥合金元素在钢中的存在方式
（2）形成碳化物 碳化物形成元素可形成合金渗碳体和特殊碳化物. A 合金渗碳体 合金元素与碳的亲合力较弱，它的大部分是固溶 于铁素体、奥氏体、马氏体中，而少部分固溶于 渗碳体中形成合金渗碳体，如（Fe，Mn）3C。
♥对钢加热时奥氏体形成的影响
钢加热时对奥氏体形成速度的影响 奥氏体化过程包括奥氏体的形成，剩余碳化物 的溶解和奥氏体成分均匀化，均是由合金元素 和碳的扩散所控制。
• 非碳化物形成元素： • Co和Ni提高碳在奥氏体中扩散速度，加速奥
氏体的形成。Si、Al、Mn等元素，对C的扩散 速度影响不大。因而对奥氏体的形成速度影响 不大。
课题二 结构钢
• 典型合金调质钢分类
• ♥低淬透性调质钢 • 钢。含合金元素总量＜3 %， 40Cr、40MnB等 • ♥中淬透性调质钢 • 38 CrSi、35 CrMo 等，常用于制造较小的齿
轮、 • 轴、螺栓等零件。钢含合金元素总量在4 %左
右.
课题二 结构钢
• ♥高淬透性调质钢 • 钢含合金元素总量在4 %～ 10 %; • 38 Cr Mo Al A、40 Cr Mn Mo、25
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。
作业答案(金属)
作业11、钢中常存的杂质有哪些？硫、磷对钢的性能有哪些影响？钢中常存的杂质有:Mn、Si、S、P、N、H、O等。
S能形成FeS，其熔点为989℃，钢件在大于1000℃的热加工温度时FeS会熔化，所以易产生热脆；P能形成Fe3P，性质硬而脆，在冷加工时产生应力集中，易产生裂纹而形成冷脆。
P还具有严重的偏析倾向；但P可提高钢在大气中的抗腐蚀性能。
易削钢中S和P可改善钢的切削加工性能。
2、合金元素V、Cr、W、Mo、Mn、Co、Ni、Cu、Ti、Al中哪些是铁素体形成元素？哪些是奥氏体形成元素？哪些能在α-Fe中形成无限固溶体？哪些能在γ-Fe 中形成无限固溶体？铁素体形成元素： V、Cr、W、Mo、Ti；奥氏体形成元素：Mn、Co、Ni、Cu；能在α-Fe中形成无限固溶体的元素：Cr、V；能在γ-Fe中形成无限固溶体的元素：Mn、Co、Ni。
3、碳钢的分类及牌号表示方法。
碳钢的分类：（1）按钢中碳含量可分为低碳钢（wC ≤0.25%）；中碳钢（0.25%＜wC≤0.6%；高碳钢（wC＞0.6%）。
（2）按钢的质量（品质）分为普通碳素钢，优质碳素钢，高级优质碳素钢，特级优质碳素钢。
（3）按钢的用途分为碳素结构钢，优质碳素结构钢，碳素工具钢，一般工程用铸造碳素钢。
（4）按钢冶炼时的脱氧程度分为沸腾钢，镇静钢，半镇静钢，特殊镇静钢。
碳钢的牌号表示方法：（1）普通碳素结构钢由代表屈服点的字母（Q）、屈服点数值、质量等级符号（A、B、C、D）及脱氧方法符号（F、b、Z、TZ）等四个部分按顺序组成。
Q195、Q275不分质量等级，脱氧方法符号在镇静钢和特殊镇静钢的牌号中可省略。
（2）优质碳素结构钢一般用两位数字表示。
表示钢中平均碳的质量分数的万倍。
若钢中含锰量较高，须将锰元素标出。
沸腾钢在数字后面标“F”（08F、10F、15F），半镇静钢标“b”，镇静钢一般不标符号。
高级优质碳素结构钢在牌号后加符号“A”，特级碳素结构钢加符号“E”。
合金元素对材料性能的影响
合金元素对材料性能的影响赵刚领（四川大学化学工程与工艺专业1143084077 )生活中化工生产中我们需要不同特性的钢材。
因此我们需要的绝大多数不仅仅是钢材本身而是它的合金。
常见的合金元素有碳、硅、铜、铝、钴、鈦、锆、钼、猛。
合金元素的添加一般是与铁和碳发生反应。
其中碳、硅、铜、铝、钴等合金元素成为非碳化物元素在钢中它们不能与碳形成化合物主要固溶在铁素体中鈦、锆、钼、猛等合金元素称为碳化物元素它们部分固溶于铁素质中部分能与碳化合成碳化物。
另外在高合金钢中还可能形成金属间化合物。
不同的合金元素以及它们不同的含量都会对我们的钢的力学性能、耐蚀性、高低温、加工工艺性能造成不同的影响。
一、合金元素对钢力学性能的影响1．溶解于铁起固溶强化作用几乎所有合金元素均能不同程度地溶于铁素体、奥氏体中形成固溶体，使钢的强度、硬度提高，但塑性韧性有所下降。
使钢具有强韧性的良好配合2．形成碳化物，起第二相强化、硬化作用按照与碳之间的相互作用不同，常用的合金元素分为非碳化物形成元素和碳化物形成元素两大类。
碳化物形成元素包括Ti、Nb、V、W、Mo、Cr、Mn等，它们在钢中能与碳结合形成碳化物，如TiC、VC、WC等，这些碳化物一般都具有高的硬度、高的熔点和稳定性，如果它们颗粒细小并在钢中均匀分布时，则显著提高钢的强度、硬度和耐磨性。
3．使结构钢中珠光体增加，起强化的作用合金元素的加入，使Fe-Fe3C相图中的共析点左移，因而，与相同含碳量的碳钢相比，亚共析成分的结构钢（一般结构钢为亚共析钢）含碳量更接近于共析成分，组织中珠光体的数量，使合金钢的强度提高二、合金元素对钢工艺性能的影响1）对过冷奥氏体转变的影响：合金钢淬透性更好，可减小淬火冷速，减小淬火变形。
但残余奥氏体增多除Co外，所有溶于奥氏体中的合金元素，都使过冷奥氏体的稳定性增大，使C曲线右移，马氏体临界冷却速度减小，淬透性提高。
这使得合金钢利用较小的冷却速度即能淬成马氏体组织，可减小淬火变形。
贝氏体钢
贝氏体钢的研究现状与发展前景现在随着科技的发展，社会对对各种材料的需求在举荐的增多，对材料的性能的要求越来越严格，越来越宽广。
然而，钢材是材料的一项大户，所以钢的发展对于才材料发展至关重要，推动整个材料界的发展。
钢铁在热处理过程中的转变主要有三类：1.在较高温度范围的转变是扩散型的，即通过单个原子的独立无规则运动，改变组织结构，其转变产物称之为珠光体，强度低，塑性好；2.钢从高温激冷到低温(Ms温度以下)的转变是切变型的。
即原子阵列式地规则移动，不发生扩散，其转变产物称为马氏体，它具有高强度，但很脆，一般通过回火进行调质；3.介于上述二者之间，在中间温度范围的转变；以其发现者贝茵(Bain)命名称为贝氏体相变，具有贝氏体组织的钢叫贝氏体钢。
同时，很多重要的有色合金，如铜合金、钛合金等都具有和钢铁相似的贝氏体相变。
其中钢中的贝氏体相变是发生在共析钢分解和马氏体相变温度范围之间的中温转变。
鉴于贝氏体相变是固态材料中主要相变形式之一，其转变机制是材料科学理论的重要组成部分。
贝氏体钢和具有贝氏体组织的材料已用于铁路、交通、航空、石油、矿山、模具等国民经济重要部门，并在不断扩大，有可能发展成为下一代高强度结构材料的主要类型之一，因此对其基础和应用基础的研究显得尤为紧迫。
关于贝氏体相变时铁原子的运动方式，最初由柯俊教授等在50年代开展了研究。
认为铁原子的以阵列式切变位移方式(与马氏体相似)转变成新的原子排列的，而溶解的碳原子则发生了超过原子间距的长程扩散进入尚未转变的残留相或在新结构中析出碳化物。
上述切变位移机制已被欧洲、日本和美国这一领域的主要学者所接受，形成了“切变学派”。
但是这个观点，从60年代起受到了美国卡内基麦隆大学学派的挑战，后者认为贝氏体是依靠铁原子扩散和常见的表面台阶移动方式生成的。
在过去的30年中，由于实验研究手段的限制，问题一直未能解决，两个学派陷于相持不下的局面。
鉴于贝氏体转变机制是目前国际上两大学派的争论焦点，澄清这一争论不仅对贝氏体转变及相变理论将是一次重大突破，对贝氏体钢及合金的应用也将起到重要的指导作用。
贝氏体钢——精选推荐
贝氏体钢：第一部分摘要：在板条状铁素体和渗碳体细团聚体的形成的区域，，具有一定的高温反应，其中涉及铁素体和珠光体以及一些特色的马氏体反应性能。
在埃德加贝恩与达文波特首次在他们的先锋系统中研究奥氏体的等温分解后，贝氏体就成为了这个中间组织的通用术语。
贝氏体也经常出现在热处理后冷却速度太快来不及形成珠光体但是又没有快到形成马氏体的这个阶段。
贝氏体转变的相变温度更低。
两种主要形式可确定为：上贝氏体和下贝氏体。
贝氏体反应对于共析钢，我们可以通过TTT图可知，实际上珠光体的反应本质是在一个发生在550 C和720 C之间的高温反应过程，而马氏体的形成是一个温度较低的反应过程，这久说明了，在一个相当广泛的温度范围内，通常在250-550°C之间，既不会产生珠光体又不会产生马氏体。
就是在该地区板条状铁素体和渗碳体细团聚体形成，这是具有一定的高温反应，它们涉及铁素体和珠光体以及一些特色的马氏体反应性能。
在埃德加贝恩与达文波特首次在他们的先锋系统中研究奥氏体的等温分解后，贝氏体就成为了这个中间组织的通用术语。
贝氏体也经常出现在热处理后冷却速度太快来不及形成珠光体但是又没有快到形成马氏体的这个阶段。
贝氏体转变的相变温度更低。
两种主要形式可确定为：上贝氏体和下贝氏体。
上贝氏体形态和结晶学上贝氏体的的形态（温度范围550-400°C）有些类似于魏氏组织铁素体，它是从碳化物内中析出的游离铁素体。
两个表面的光学显微镜明显地表明，上贝氏体铁素体部分是由一些薄而平行的板条群构成并具有明确的晶体特征.正如魏氏组织铁素体一样，贝氏体铁素体具有原奥氏体的Kurdjumov-Sachs 取向关系（即奥氏体与马氏体间的密排面平行,密排方向也平行），但是这种关系不能明确说明转变温度将会降低。
一个被广泛接受的观点是, 上贝氏体的晶体结构与低碳板条马氏体的晶体结构非常相似。
然而经过对于晶体结构的更为详细的研究，发现这两者之间存在着明显的差别，上贝氏体铁素体的形成不能由马氏体晶体学理论方面的知识来解释。
钢中化学元素对性能的影响
钢中化学元素对性能的影响钢的化学成分是控制钢材性能变化的内因，钢材的生产工艺条件是影响钢材性能的外因。
在实际生产中可以在规定范围内适当选择成分会计师来满足性能要求，也可以通过不同生产工艺制度，特别是控制轧制、控制冷却及热处理来改善钢材性能。
1、碳对钢性能的影响碳主要以碳化物形式存在于钢中，碳是决定钢的强度的主要元素。
碳含量升高时，强度、硬度提高，而塑性、韧性和冲击降低，冷脆倾向性和时效倾向性提高。
随着钢中含碳量提高，焊接性能显著下降，因此，用于焊接结构的低合金高强度钢，含碳量不超过0.25%，一般应不大于0.20%。
碳含量高低对热处理制度的确定有很大影响。
2、硅对钢性能的影响硅能显著提高强度，可提高钢的抗腐蚀能力和抗高温氧化能力。
对小于0.8—1.0%的硅，虽使钢延利率、收缩率和冲击韧性有所降低，但不显著。
硅含量过高至1—3%时，钢变脆，使冷脆转变温度提高，使钢的时效敏感性提高。
硅作为硅钢的主要成分能降低铁损，增加磁感应强度。
3、锰对钢性能的影响锰常作为脱氧剂或合金元素加入钢中，与钢水中的S、O反应生成的MnS和MnO熔点较高且易上浮排除，可消除FeO和FeS引起的热脆，改善了结构钢的热加工性能，一般要求Mn/S大于10倍，锰还可降低冷脆性，可溶下地渗碳体形成碳化物[Mn3C;(Fe、Mn)3C]，增加钢的强度。
通常，愿意用低碳高锰钢作焊接结构钢，一般情况下Mn/C比值越大（达2.5 以上），钢的低温韧性越好。
当Mn在0.80—1.0%以下时，几乎不降低钢的塑性和韧性，甚至对后者还有所提高。
当Mn超出1.0%时，在提高可度的同时降低钢的塑性和韧性。
当Mn 在2.0%以下时，对焊接性能影响不大，继续增加时，焊接性能变坏。
锰能提加钢的淬透性、碉磨性。
4、磷对钢性能影响磷在钢中以Fe3P和Fe2P形态存在。
溶于纯铁的磷，能使铁的晶粒急剧歪扭，因而使钢的强度、硬度增高，但塑性、韧性下降，尤其在低温时韧性降低得最厉害，这种现象称为“冷脆”。
低碳低合金贝氏体钢 标准
低碳低合金贝氏体钢标准摘要：一、引言二、低碳低合金贝氏体钢的概述1.定义及特点2.应用领域三、低碳低合金贝氏体钢的标准1.含碳量及合金元素2.热处理工艺四、低碳低合金贝氏体钢的优越性能1.高强度、高塑性和韧性2.焊接性能优良五、低碳低合金贝氏体钢的发展趋势六、结论正文：一、引言随着我国经济的快速发展，工程结构钢、机械用钢等领域对于钢材的需求越来越高，对于钢材的性能要求也越来越严格。
其中，低碳低合金贝氏体钢凭借其高强度、高塑性和韧性、焊接性能优良等优点，在各重要工业领域得到了广泛应用。
本文将对低碳低合金贝氏体钢的标准进行详细阐述。
二、低碳低合金贝氏体钢的概述1.定义及特点低碳低合金贝氏体钢是一种含碳量较低、合金元素较少的贝氏体钢。
这类钢主要特点是具有高强度、高塑性和韧性，同时焊接性能优良。
其优越的力学性能及焊接性能，且制造成本低廉，使其在国民经济各重要工业领域得到广泛应用。
2.应用领域低碳低合金贝氏体钢广泛应用于工程结构、机械制造、石油化工、船舶等领域。
在这些领域，低碳低合金贝氏体钢凭借其优异的性能，满足了各种复杂工况下的使用要求。
三、低碳低合金贝氏体钢的标准1.含碳量及合金元素低碳低合金贝氏体钢的含碳量一般在0.10% 以下，主要合金元素有锰、硅、钼等。
其中，钼元素有助于提高钢的焊接性能，硅元素则有助于提高钢的强度。
2.热处理工艺低碳低合金贝氏体钢的热处理工艺主要包括退火、正火、调质等。
其中，退火处理可以降低钢的硬度，提高塑性；正火处理可以提高钢的强度和硬度；调质处理则可以获得较好的综合力学性能。
四、低碳低合金贝氏体钢的优越性能1.高强度、高塑性和韧性低碳低合金贝氏体钢在强度、塑性和韧性方面的优异表现，使其在各工业领域得到广泛应用。
这类钢通过适当的合金元素调控和热处理工艺，可以获得良好的综合性能。
2.焊接性能优良低碳低合金贝氏体钢的焊接性能较好，主要是因为钢中的合金元素含量较低，有利于焊接过程的进行。
超低碳贝氏体钢生产概述
明显 提高 ， 是 ， 但 随着 Ｍｏ 量 的增加 ， 的韧性显 著 含 钢
恶化 。 的强 化效 果 虽然 不如 Ｍｏ Ｍｎ 但它 能明 显 Ｎｉ 和 ，
改善 钢 的韧性 ， 特别 是 用Ｃ Ｂ效强 化 的Ｕ Ｃ 钢 中 ， ｕｆ ＬＢ 必须 同时加 入０ ５ 倍 的Ｎｉ以降低铜 的热 脆性 。 ． ～２ ，
超 低 碳 贝 氏体 钢 （ Ｌ Ｂ） 近 ２年 来新 研 制 的 ＵＣ 是 ０
高强 度 、 韧性 ， 高 并具 有 优 良焊 接 性 能 的新 钢 系 ， 被
低 于 ０ ０ 。 ．１
Ｍｎ 钢 中重 要 的强韧 化元 素 ， 是 提高 钢 中的锰 含 量 ， 扩 大Ｙ ， 能 区 降低 转变 温 度 ， 扩大 轧制 范 围 ， 进 促 晶粒细 化 ， 而 增加 钢 的强 韧性 ［ ， 从 ２ 冲击 转变温度 几 ］ 乎 不 发 生 变 化 。 Ｕ Ｃ 钢 中 ， 据 板 厚 及 强 度 要 在 ＬＢ 根 求 ， 的加入 量 一般 为 １ ５ ～２ ０ 。 可 以降低 Ｍｎ ． ． Ｈ Ｍｏ
维普资讯
２ ０ 年第 ４ ０６ 期
新疆 钢 铁
总 Ｊ０ 期 ０
超 低碳 贝 氏体 钢 生 产概 述
韩 孝 永
（ 钢 集 团 梅 钢公 司技 术 中心 ） 宝
摘
要 ： 超低碳贝氏体钢 （ Ｌ Ｂ 被国际上称为２世纪的新一代 钢铁材料 ， ＵＣ ） １ 由于ＵＬ Ｂ Ｃ 具有相对较低的生产成
素 的析 出强化 ， 钢材 的屈服 强度得 以大 幅度提 高 ， 最
Ｂ 转 变温 度 ， 和Ｂ的共 同作 用 能使 铁 素体析 出线 ｓ Ｍｏ
明显 右移 ， 强烈 推迟铁 素体转变 ， 但对 贝 氏体 转变 影 响较 小 ， 而 在 较宽 的冷 却速 度 范 围 内都 能够 得 到 从 完全 的 贝 氏体组 织 。 高钢 中的Ｍｏ 量 ， 的强 度 提 含 钢
钢中加入合金元素的作用
钢中加入合金元素的作用
在钢中加入合金元素可以带来以下几个方面的作用：
1. 提高强度和硬度：合金元素可以通过固溶强化、析出强化等方式提高钢的强度和硬度。
例如，加入碳、锰、铬等元素可以提高钢的硬度和强度。
2. 改善韧性和塑性：适量的合金元素可以改善钢的韧性和塑性，使其在受到外力作用时不易断裂或产生裂纹。
例如，加入镍、钼等元素可以提高钢的韧性。
3. 提高耐腐蚀性：一些合金元素可以提高钢的耐腐蚀性，使其在恶劣环境下具有更好的抗腐蚀性能。
例如，加入铬、镍、钼等元素可以形成不锈钢，提高钢的耐腐蚀性。
4. 改善焊接性能：某些合金元素可以改善钢的焊接性能，使其在焊接过程中不易产生裂纹、气孔等缺陷。
例如，加入钛、钒等元素可以改善钢的焊接性能。
5. 优化热处理性能：合金元素可以影响钢的相变点和晶粒长大行为，从而优化钢的热处理性能。
通过合理选择合金元素，可以使钢在热处理过程中达到预期的组织和性能。
6. 获得特殊性能：不同的合金元素可以赋予钢特殊的性能，如耐磨性、高温强度、磁性等。
例如，加入钨、钴等元素可以提高钢的耐磨性。
总之，在钢中加入合金元素可以显著改善钢的性能，使其适应各种工程应用的需求。
通过合理选择和控制合金元素的种类、含量以及热处理工艺，可以获得具有优异综合性能的合金钢材料。
低碳低合金贝氏体钢 标准
低碳低合金贝氏体钢标准一、钢材成分与分类低碳低合金贝氏体钢是一种含有少量碳和合金元素的钢种，其化学成分主要包括碳、硅、锰、磷、硫等元素。
根据钢材的强度等级和使用要求，低碳低合金贝氏体钢可分为以下几类：1. Q355系列钢：该钢种具有较高的屈服强度和抗拉强度，主要用于建筑、桥梁、船舶等领域。
2. Q420系列钢：该钢种具有更高的屈服强度和抗拉强度，适用于高强度结构件和焊接件。
3. Q460系列钢：该钢种具有更高的屈服强度和抗拉强度，适用于超高强度结构件和焊接件。
二、钢材的物理性能低碳低合金贝氏体钢具有良好的物理性能，主要包括以下方面：1. 密度：低碳低合金贝氏体钢的密度为7.85g/cm³左右，与其他常用钢材相近。
2. 弹性模量：该钢种的弹性模量较高，有利于提高结构的刚度和抗变形能力。
3. 热导率：低碳低合金贝氏体钢的热导率较低，不利于热量的传播。
4. 电阻率：该钢种的电阻率较高，有利于防止电化学腐蚀。
三、钢材的力学性能低碳低合金贝氏体钢的力学性能主要包括屈服强度、抗拉强度、伸长率和冲击韧性等指标。
不同强度等级的低碳低合金贝氏体钢具有不同的力学性能指标。
例如，Q355系列钢的屈服强度为355MPa左右，抗拉强度为470-630MPa，伸长率为18%-21%，冲击韧性为27-34J/cm ²。
四、钢材的工艺性能低碳低合金贝氏体钢具有良好的工艺性能，主要包括可焊性、可加工性和可成形性等方面。
该钢种可以通过焊接、切割、弯曲、冲压等工艺手段进行加工。
此外，低碳低合金贝氏体钢还具有良好的可成形性，可以通过热成形、冷成形等工艺手段制造出各种形状的结构件。
五、钢材的耐候性能低碳低合金贝氏体钢具有良好的耐候性能，可以在自然环境下使用。
该钢种经过适当的表面处理后，可以进一步提高其耐候性能。
例如，经过喷漆、镀锌等表面处理后，低碳低合金贝氏体钢可以有效地防止大气腐蚀。
六、钢材的焊接性能低碳低合金贝氏体钢具有良好的焊接性能。
结构钢中碳及合金元素的作用
构造钢中碳及合金元素的作用1. 构造钢中碳及合金元素的作用〔1〕碳其主要作用是保证钢的硬度、强度与韧性。
例如，普通低碳钢中的低碳就是为了保证钢的良好韧性、优秀的加工工艺性能〔焊接与压力加工工艺性〕，调质钢中的中碳是为了保证经热处理后该钢具有良好的综合力学性能，渗碳钢中的低碳是为保证工件心部具有良好的韧性〔而外表层的高硬度那么由渗碳+相应的热处理工艺来保证〕，弹簧钢中的中、高碳是为保证钢的高强度〔弹性极限、疲劳强度〕。
特例：滚动轴承钢中的高碳那么是为了保证该钢的高硬度、高耐磨性，这又与工具钢一样。
〔2〕合金元素其主要作用可概括为：主加元素〔Cr、Mn、Ni、Si〕——进步淬透性、强化铁素体；辅加元素〔W、Mo、V、Ti〕——细化晶粒、进一步进步淬透性。
例如，在调质钢中主加元素的作用就是进步淬透性、强化铁素体〔微量的合金元素B也具有此作用〕，这样可确保工件在较大截面上均可获得马氏体组织、从而使回火后该钢具有良好的综合力学性能，而辅加元素的作用那么起到在淬火加热时可阻止奥氏体晶粒长大〔即细化晶粒〕、进一步进步钢的淬透性，同时W、Mo又具有防止第二类回火脆性的作用；弹簧钢中主加元素的作用除具有进步淬透性、强化铁素体外，还可进步钢的弹性极限、屈服强度的作用。
［特例：滚动轴承钢中Ｃr 的主要作用是增加钢的淬透性、同时又起着细化晶粒、进步耐磨性的作用，而对大型轴承而言，还须在该钢中参加Ｓi 、Ｍn等以使淬透性进一步进步；低合金构造钢中主加元案为Ｍn 、Cr，因为该钢一般不经过淬火处理，故其作用应主要为固溶强化、细化晶粒、降低韧一脆转折温度的作用，而辅加元素Ｖ、Ｔi 、Ｎｂ、Ａl 等元素也起着细化晶粒．沉淀强化的作用。
］2.工具钢中碳及合金元素的作用〔1〕碳其主要作用是保证高硬度与高耐磨性。
〔特例：热作模具钢中含有中碳〔0.3%—0.６％的碳〕，主要是为了保证较高的韧性及热疲劳抗力〕．〔2〕合金元素其主要作用可概括为：主加元素〔Ｃｒ、W、Ｍｏ、V〕——使钢具有高硬度和高耐磨性；辅加元素〔Ｃr 、Ｍn、Si 、Ni〕——减少工具在热处理时的变形，增加钢的淬透性和回火稳定性。
铌的简要介绍
第一节铌的基本知识1.1元素简介铌是一种化学元素。
化学符号Nb，原子序数41，原子量92.90638，属第5周期第5ⅤB族。
1801年英国C.哈切特从铌铁矿中分离出一种新元素的氧化物，并命名该元素为niobium（中译名钶）。
铌是一种银灰色、具有顺磁性，质地较软且具有延展性的稀有高熔点金属。
高纯度铌金属的延展性较高，但会随杂质含量的增加而变硬。
常温下，铌在地壳中的含量为20 ppm，铌资源分布也相对集中。
由于铌具有良好的超导性、熔点高、耐腐蚀、耐磨等特点，被广泛应用到钢铁、超导材料、航空航天、原子能等领域。
1.2物理性质铌是灰白色金属，熔点2468℃，沸点4742℃，密度8.57克/立方厘米。
铌是一种带光泽的灰色金属，具有顺磁性，属于元素周期表上的5族。
高纯度铌金属的延展性较高，但会随杂质含量的增加而变硬。
它的最外电子层排布和其他的5族元素非常不同。
同样的现象也出现在前后的钌（44）、铑（45）和钯（46）元素上。
铌在低温状态下会呈现超导体性质。
在标准大气压力下，它的临界温度为9.2K，是所有单质超导体中最高的。
其磁穿透深度也是所有元素中最高的。
铌是三种单质第II类超导体之一，其他两种分别为钒和锝。
铌金属的纯度会大大影响其超导性质。
铌对于热中子的捕获截面很低，因此在核工业上有相当的用处。
1.3化学性质铌金属室温下在空气中是极其稳定的，不与空气作用。
虽然它在单质状态下的熔点较高（2468°C），但其密度却比其他难熔金属低。
铌还能抵御各种侵蚀，并能形成介电氧化层。
室温下铌在空气中稳定，在氧气中红热时也不被完全氧化，高温下与硫、氮、碳直接化合，能与钛、锆、铪、钨形成合金。
不与无机酸或碱作用，也不溶于王水，但可溶于氢氟酸。
铌的氧化态为-1、+ 2、+3、+4和+5，其中以+5价化合物最稳定。
铌的电正性比位于其左边的锆元素低。
其原子大小和位于其下方的钽元素原子几乎相同，这是镧系收缩效应所造成的。
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超低碳贝氏体钢中合金元素的作用
含碳量很低的贝氏体钢具有优良的强韧综合性能，主要原因是极低含碳量能降低或消除贝氏铁素基体中的渗碳体，因此钢的韧性能得到改善。
为了保证贝氏体转变的充分性，同时尽量避免产生马氏体，低碳贝氏体钢中应该适量添加其他合金元素。
大量的研究推进了这种认识，并导致所谓的
ULCB(ultralowcarbonbainite)钢的发展。
该类钢具有优良的韧性，强度和焊接等综合性能，并已经应用于极地和海底环境的高强管线。
ULCB钢起源于瑞典实验室开发出来的“强可焊性钢”，最初这类钢的典型成分是0.10～0.16C，0.6Mn，0.4Si，0.35～0.60Mo和0.0013～0.0035B(%)。
少量的Mo和B抑制了多边形铁素体的形成，但对转变动力学有一定的影响。
结果使得“强可焊性钢”在较宽的冷速范围内可获得完全贝氏体组织。
C含量控制到0.01%～0.03%，保证了ULCB钢的成功开发。
低的C含量应该能够确保不会由于贝氏体相变不完全而形成马氏体的前提下，又足以与微合金元素Nb发生反应形成NbC。
有研究表明，由于C 含量降低造成的马氏体体积分数的减少而改善了钢材的韧性，从而不会造成大的强度损失。
然而，应该注意到C含量不应当低于0.01%，否则将不能形成足够的NbC，致使韧性恶化。
由于C含量的大幅降低，最新开发的ULCB钢都采用了Nb、Ti和B复合微合金化。
研究表明，单独加入B时，通常会在轧后奥氏体晶界沉淀析出Fe23(CB)6，从而显著降低B的强化效果，造成γ→α的转变不能得到有效抑制，因此钢中加入Nb来阻止Fe23(CB)6的形成，因为Nb更易与C结合，随着溶解的Nb含量的增加，形成贝氏体的倾向也大大增加了。
Nb的适量溶解可以稳定奥氏体并表现出和B复合添加促进贝氏体转变的效果。
Nb和B的联合作用机理可以这样描述：首先，Nb可以有效地阻碍变形γ的再结晶，如此通过阻止由于再结晶而形成新的晶界来使γ晶界稳定，这就使得B有足够的时间扩散到γ晶界附近，从而增加了γ的淬透性。
其次，Nb能够降低C在γ中扩散率及活度，因此，γ中溶解的Nb可以保护B，而不至于形成B的碳化物，如Fe23(CB)6。
第三是γ中溶解Nb本身对于抑制γ→α转变有相当大的影响。
由于Nb在γ中的溶解极限是0.03%，故典型的ULCB钢中Nb含量通常高于0.04%。
在ULCB钢中，Ti完全固定了钢中的N，因此，所有加入的B在轧制前的加热中得到了溶解。
随着B含量的增加，强度得到提高，结果组织中的贝氏体体积分数增加，而且，当B含量超过0.002%时的抗拉强度指标趋于稳定。
但是，当B含量超过0.001%时，低温韧性急剧恶化。
产生这种结果的原因被推断是由于随着B含量的增加引起了在γ晶粒边界和γ晶粒内的B偏析造成的。
在添加0.003%B的钢中可以观察到Fe23(CB)6的沉淀析出。
因此，可以认为当加入B含量超过0.003%时是无效的。
合金元素Cu对ULCB钢的相变点Ac1、Ac3有明显的影响，随着钢中Cu的增加，相变点Ac1、Ac3均呈下降趋势；贝氏体转变开始温度(Bs)及转变完成温度(Bf)也显著降低。
这主要是由于Cu的加入推迟钢的γ→α转变所致。