微合金元素在钢中的作用(精)

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钢中微合金元素的作用机理

钢中微合金元素的作用机理钢是一种合金，其主要成分是铁和碳。

微合金元素是添加在钢中的少量杂质元素，包括钛、铌、钒、铝、锰、铬等。

这些微合金元素的添加对钢的性能具有重要的影响。

以下是钢中微合金元素的作用机理。

首先，微合金元素可以提高钢的强度和硬度。

微合金元素的加入可以阻碍晶界流动和位错的运动，从而限制了晶界滑移和位错滑动，降低了钢的塑性变形能力，提高了钢的强度和硬度。

此外，微合金元素还可以形成致密的析出物，如碳化物、氮化物、硫化物等，这些析出物可以增加钢的硬度，从而提高钢的抗拉强度和硬度。

其次，微合金元素可以改善钢的韧性和冷加工性能。

微合金元素的加入可以阻碍晶界弥散，提高了钢的晶界精细度，从而改善了钢的韧性和抗冲击性能。

同时，微合金元素也可以细化钢的晶粒尺寸，提高钢的塑性变形能力，使钢具有较好的冷加工性能。

第三，微合金元素可以提高钢的耐腐蚀性能。

微合金元素的加入可以改善钢的晶界耐蚀性能，减少晶界的腐蚀敏感性。

此外，微合金元素也可以与一些有害杂质元素结合，形成稳定的化合物，减少了钢中有害元素的溶解和析出，从而提高钢的耐腐蚀性能。

另外，微合金元素还可以改变钢的相变行为。

微合金元素的加入可以改变钢的析出序列和析出相，影响钢的相变行为。

例如，铌和钒可以用于控制钢中的碳化物析出，阻止奥氏体向珠光体的相变，从而提高钢的强韧性。

此外，微合金元素还可以优化钢的热处理工艺。

微合金元素的介入可以降低钢的回火敏感性和退火脆性，提高钢的热处理硬化能力，使钢在热处理过程中获得较好的组织和性能。

总的来说，钢中微合金元素的作用机理包括限制晶界滑移和位错滑动、形成致密的析出物、改善晶界精细度和抗腐蚀性能、提高韧性和冷加工性能、改变相变行为和优化热处理工艺等。

这些作用机理使得钢中微合金元素的加入可以显著改善钢的性能，提高钢的使用性能和工艺性能。

谈微合金元素Nb_V_Ti在钢中的作用

甘肃冶金 2000年12月第4期谈微合金元素N b 、V 、T i 在钢中的作用Ξ杨作宏　陈伯春(酒泉钢铁公司　甘肃　嘉峪关　735100)摘　要　论述了N b 、V 、T i 在钢中的存在形态,分析了提高钢的强韧性,改善可焊性的微观机理及在钢中的重要作用。

关键词　可能性　形态　溶度积　作用1　引言在钢中质量分数低于011%左右,而对钢的性能和微观组织有显著或特殊影响的合金添加元素,称为微合金元素;N b 、V 、T i 是其中最为重要的微合金元素。

在钢中添加微量的N b 、V 、T i ,可保证钢在碳当量较低的情况下,通过其碳、氮化物质点(尺寸小于5nm )的弥散析出及N b 、V 、T i 的固溶,细化晶粒,极大地提高钢的强度、韧性,特别是低温韧性,使钢具有良好的可焊性、使用性。

因此,研究N b 、V 、T i 在钢中的作用机理和微观行为,对钢的品种开发,生产高质量、高附加值的产品如船板、管线钢等有重要的作用。

2　Nb 、V 、T i 在钢中作用的微观基础211　形成碳化物和氮化物的可能性图1　一些金属元素形成氧化物、硫化物、碳化物和氮化物的能力和它们的沉淀强化能力N b 、V 、T i 是碳化物和氮化物的形成元素,这些元素在比较低的浓度下就能满足这种要求。

在周期表中,它们的位置彼此靠得很近。

图1指出,对于一定的金属元素,从组到组,形成氧化物、硫化物、碳化物和氮化物的可能性是逐渐增强的(从右上角至左下角)。

形成沉淀强化所需要的碳化物或氮化物,N b 、V 、T i 有同等的倾向。

212　在钢中的存在形态N b 、V 、T i 为强碳化物形成元素,常温时,在钢中大部分以碳化物、氮化物、碳氮化物形式存在,少部分固溶在铁素体中,在脱氧不完全的钢中,也会2Ξ收稿日期:2000204205出现氧化物T i O 2、V 2O 3等。

这对N b 、V 、T i 是一种浪费,且氧化物对性能有害,应避免。

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。

微合金化元素在钢中作用的基本原理和各自的特点

微合金化元素在钢中作用的基本原理和各自的特点
高农
【期刊名称】《鞍钢技术》
【年(卷),期】1990(000)009
【总页数】5页(P14-18)
【作者】高农
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】TF704.2
【相关文献】
1.谈微合金元素Nb、V、Ti在钢中的作用 [J], 杨作宏;陈伯春
2.微合金化纯净钢中稀土元素的作用 [J], 储爱民;蒋学智;高春贵
3.微合金化元素Nb,V,Ti,Zr和B及其在现代汽车钢中的作用 [J], Meyer.,L;刘建新
4.VN元素在微合金化钢中的作用和开发前景 [J], 丛晓艳
5.微合金化元素在钢中的作用及其应用 [J], 文慕冰
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钢中微合金元素的作用机理

2) 与氧、硫的作用
与氧、硫有一定的亲合力。从下图看，Ti与O的亲合力很强
，比铝小一些；Nb、V与O的亲合力比Mn强，但弱于Si。
早期，由于冶炼铸造工艺技术水平的限制，未能解决钛氧化和烧损问题，使钢材的性能波动大。现在已经解决，发展钛微合金钢。
由于钛与氧的强亲合力，使得测定钛在铁液中的一些热力学数据的试验变得异常困难，热力学数据分歧较大。
结构类型 F.C.C. F.C.C. F.C.C. F.C.C. F.C.C. F.C.C.
2）它们的相互固溶性（合成实验）
由于这些碳化物和氮化物的点阵常数相近与晶体结构相同，它们之间存在相互固溶；
一些研究者实验研究了它们之间的相互固溶性；
主要的实验结果如下：
√ 二元氮化物系统：NbN-TiN、TiN-VN、NbN-VN形成连续性固溶体；
TiN
在以后的热处理中不溶解，对阻止晶粒粗化以及沉淀强化，都没有作用，浪费宝贵的合金元素；
钢中%Ti为0.02，TiN则在L（钢液）-δ-Fe界面上或δ-Fe中形成，因此控制凝固速度，可以控制TiN质点尺寸与数量；低合金钢中由于Nb、V都不可能在钢液中形成粗大第二相质点；
但是在钢锭与连铸坯中，由于Nb 强烈偏析，在δ-Fe枝晶间的钢液中Nb富集，凝固后产生粗大甚至达到微米级沿晶分布的NbC枝晶状第二相，粗大的NbC使连铸中心容易产生内裂，或热塑性降低；
指化学成分规范上明确列入需加入一种或几种碳氮化物形成元素，如GB/T1591-94中Q295-Q460的钢，规定：
Nb:0.015～0.06%; V: 0.02～0.15%; Ti: 0.02～0.20%
一些需要淬透性的机械结构钢中加硼（B），硼广义上也称微合金元素。

合金元素对钢的性能影响

合金元素对钢的性能影响合金是由两种或两种以上的金属或非金属元素组成的材料。

将合金元素添加到钢中可以改变钢的性能。

这种改变可能包括增加钢的强度、硬度、耐腐蚀性能、热处理性能等。

本文将详细探讨合金元素对钢的主要性能影响。

一、合金元素对钢的强度和硬度的影响1.铬(Cr)：铬是一种常用的合金元素。

它可以提高钢的硬度和耐高温性能。

铬在钢中形成稳定的氧化层，可以防止钢发生锈蚀。

此外，铬还可以提高钢的强度，使其更难弯曲和变形。

2.锰(Mn)：锰是一种常见的合金元素。

它可以提高钢的强度、硬度和耐磨性能。

特别是在高温下，锰可以提高钢的硬度和强度，使其具有更好的耐磨性能。

3.钼(Mo)：钼是一种重要的强化元素。

它可以提高钢的强度、韧性和耐热性能。

钼可以在钢中形成硬质的碳化物，使钢具有更好的耐磨性和抗冲击性。

此外，钼还可以提高钢的耐高温性能。

4.钛(Ti)和铌(Nb)：钛和铌是常用的微合金元素。

它们可以提高钢的强度和硬度，同时也可以细化钢中的晶粒。

这些微合金元素还可以提高钢的高温强度和阻止钢的再结晶。

二、合金元素对钢的耐腐蚀性能的影响1.铬(Cr)：铬是一种重要的防腐蚀元素。

它可以在钢的表面形成稳定的铬氧化层，防止钢被氧化和锈蚀。

铬还可以提高钢的耐腐蚀性能，使钢适用于潮湿和腐蚀性环境。

2.镍(Ni)：镍也是一种常用的防腐蚀元素。

它可以提高钢的耐酸性和耐碱性，因为镍本身具有优异的化学稳定性。

镍还可以改善钢的韧性和抗磨性能。

3.铜(Cu)：铜可以提高钢的抗腐蚀性能。

它可以形成一层稳定的氧化膜，保护钢表面不受腐蚀。

此外，铜还可以提高钢的韧性和耐磨性能。

三、合金元素对钢的热处理性能的影响1.钼(Mo)：钼可以提高钢的热处理稳定性。

钼的加入可以使钢的晶界更加稳定，抑制晶粒长大，提高钢的热稳定性和热处理硬化能力。

2.钛(Ti)和铌(Nb)：钛和铌是常用的微合金元素，可以提高钢的热稳定性和抗热衰退性能。

它们可以在钢中形成稳定的碳化物，细化晶粒并防止晶粒长大。

《微合金元素在钢》课件

微合金元素在钢中的研究已经取得了显著的进展，特别是在提高钢材强度、韧性、耐腐蚀性和耐磨性等方面。
此外，随着实验设备和测试技术的不断进步，对微合金元素在钢中的行为和作用机理的认识也更加深入。
近年来，研究者们通过深入研究微合金元素的原子结构、相变机制和微观组织演化，进一步揭示了微合金元素在钢中的作用机制。
微合金元素的发展和应用推动了钢铁工业的技术进步，促进了相关领域的发展。
02
微合金元素在钢中的分布与存在形式
微合金元素在钢中的分布
01
碳、氮、氧等元素
这些元素在钢中以固溶形式存在，主要分布在铁素体和奥氏体中。
02
铬、镍、锰等元素
03
硅、磷、硫等元素
这些元素在钢中以置换形式存在，主要分布在铁素体和奥氏体中。
分类
碳氮间隙元素（如钛、铌、锆）、碳氮化物形成元素（如钒、铬、钼）和晶界强化元素（如硼、磷、砷）。
微合金元素在钢中的作用
01
02
03
细化钢的晶粒
通过形成碳氮化物或氮化物，微合金元素可以阻碍奥氏体晶粒的长大，从而细化钢的晶粒。
改善钢的韧性
某些微合金元素可以改变钢的韧性，例如钛和铌可以增加钢的低温韧性。
微合金元素对钢强度的影响
显著增强
微合金元素可以与钢中的碳形成碳化物，这些碳化物在钢中起到“钉扎”作用，抑制奥氏体晶粒长大，从而在冷却过程中获得更细小的铁素体晶粒，提高强度。
微合金元素如钛、钒、铌等可以细化钢的晶粒，从而提高其强度。
通过微合金元素的加入，可以实现仅通过热处理工艺即达到提高强度和改善韧性之间的平衡。
同时，随着人工智能和大数据技术的应用，对微合金元素在钢中的研究将更加智能化和精细化，有望实现更加精准和高效的钢材性能调控

各元素在钢中的作用（粉末冶金）

各元素在钢中的作用（粉末冶金）（一）、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。

（二）、C 扩大γ相区，但因渗碳体的形成，不能无限固溶。

在α铁及γ铁中的最大溶解度分别为0.02%及2.1% 随含量的增加，提高钢的硬度和强度，但降低其塑性和韧性（一）、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。

（二）、N 扩大γ相区，但由于形成氮化铁而不能无限固溶；在α铁及γ铁中的最大溶解度分别约0.1%及2.8%。

不形成碳化物，氮与钢中其他合金元素形成氮化物，如TiN，VN，AlN等，有固溶强化和提高淬透性的作用，但均不太显著。

由于氮化物在晶界上析出，提高晶界高温强度，从而增加钢的蠕变强度。

在奥氏体钢中，可以取代一部分镍。

与钢中其他元素化合，有沉淀硬化作用；对钢抗腐蚀性能的影响不显著，但钢表面渗氮后，不仅增加其硬度和耐磨性能，也显著改善其抗蚀性。

在低碳钢中，残余氮会导致时效脆性。

（三）、钢中添加N的作用炼钢过程中钢液从炉气中吸收氮1、钢液中溶解的氮在凝固过程中因溶解度降低而析出，并与钢中的Si、Al、Zr等元素化合，生成SiN、AlN 、ZrN等氮化物。

少量氮化物能细化钢的晶粒。

氮休物多时，会使钢的塑性和韧性降低。

2、氮属于扩大奥氏体区元素，在钢中可部分代替镍的作用，是铬锰氮不锈钢中的合金元素，，在超低碳不锈钢中，可代替碳的作用，提高钢的强度。

（一）、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%。

钢材中各微量元素对其性能的作用

钢材中各微量元素对其性能的作用不论是板材还是建材，各种材质的质量和性能是根据不同的需要而确实的，而钢材不同的质量要求和级别要求的不同就是靠其中的微量元素来决定的，例如我们经常用的低合金板，它本身就为五个级别Q345（A、B、C、D、E），五个级别的不同就是靠其中的S、P等微量元素的含量不同来区分的，微量元素含量不同它们所具有性能也有所不同。

那么钢材中各微量元素对本身性能会产生什么作用呢？庞志刚就收集了一些各微量元素对钢材性能的影响资料，大家可以了解一下：（1）碳：含碳量越高，钢的硬度就越高，但是它的可塑性和韧性就越差。

（2）硫：是钢中的有害杂物，含硫较高的钢在高温进行压力加工时，容易脆裂，通常叫作热脆性。

（3）磷：能使钢的可塑性及韧性明显下降，特别的在低温下更为严重，这种现象叫作冷脆性，在优质钢中，硫和磷要严格控制。

但从另方面看，在低碳钢中含有较高的硫和磷，能使其切削易断，对改善钢的可切削性是有利的。

（4）锰：能提高钢的强度，能消弱和消除硫的不良影响，并能提高钢的淬透性，含锰量很高的高合金钢（高锰钢）具有良好的耐磨性和其它的物理性能。

（5）硅：它可以提高钢的硬度，但是可塑性和韧性下降，电工用的钢中含有一定量的硅，能改善软磁性能。

（6）镍：能提高钢的强度和韧性，提高淬透性，含量高时，可显著改变钢和合金的一些物理性能，提高钢的抗腐蚀能力。

（7）硼：当钢中含有微量的（0.001－0.005％）硼时，钢的淬透性可以成倍的提高。

（8）铝：能细化钢的晶粒组织，阻抑低碳钢的时效，提高钢在低温下的韧性，还能提高钢的抗氧化性，提高钢的耐磨性和疲劳强度等。

（9）钨：能提高钢的红硬性和热强性，并能提高钢的耐磨性。

（10）铬：能提高钢的淬透性和耐磨性，能改善钢的抗腐蚀能力和抗氧化作用。

（11）钒：能细化钢的晶粒组织，提高钢的强度，韧性和耐磨性，当它在高温熔入奥氏体时，可增加钢的淬透性；反之，当它在碳化物形态存在时，就会降低它的淬透性。

微量元素在钢中的作用机理讲解

– 温度更高时（1300 ℃）氧化层有2FeO·SiO存在，界面张力作用使液态铜被封闭在硅酸盐熔体中，不与钢基体接触, 防止表面裂纹。1000 ℃时，富集相固态形式被封闭在氧化层，防止表面裂纹。
– 氧化层中存在铜、砷同时富集，同时有一定量锡富集, 基体中基本不存在明显的铜、砷和锡富集。
• B原子冷却时会偏聚到界面上，（相界，晶界，胞界），称为非平衡偏聚
• 显示钢中B原子分布， c) 勾画出相变前奥氏体中已有的各种界面。
B10+n （热中子） →Li7+α
利用反应堆进行
b) d)
70m
• 2. 其他易偏聚元素
– 铜Cu： 1083.4±0.2℃ – 在1100℃以上，富铜层会出现
6
• 1. 低熔点元素
– 锡Sn：当达一定含最时，钢产生热脆性。例如，锡在耐热合金中，会大大降低合金的高温力学性能，降低铬钼钒热强钢的持久强度。
– 锑Sb：能显著降低钢的强度和韧性, 增加钢的高温脆性, 钢中含锑量一般都小于0.1% , 某些钢铁合金材料要求含锑量在0.001% 以下。
– 铋Bi：在高温下容易挥发, 残存于钢中的铋量很少。多以游离状态存在，铋含量过高会降低钢的塑性、影响钢的高温强度。
• 2. 其它易偏聚元素
• H：常温下氢在钢中的溶解度也很低。当氢在钢中以原子态溶解时，降低韧性，引起氢脆。如耐磨钢、PC棒延迟断裂。
• 当氢在缺陷处以分子态析出时，会产生很高内压，形成微裂纹，其内壁为白色，
称白点或发裂。
钢中白点
钢的氢脆断口
• 2. 其它易偏聚元素 a)
• B：采用特殊技术，B的径迹显微照相法
32
圆柱样品俄歇能谱分析仪（AES）真空室内打断观察断口形貌和元素偏析，少量Cu、Sn偏析和一定量的As偏析，达到2.3%

史上最全!合金元素在钢中的作用

为了改善和提高钢的某些性能和使之获得某些特殊性能而有意在冶炼过程中加入的元素称为合金元素。

常用的合金元素有铬，镍，钼，钨，钒，钛，铌，锆，钴，硅，锰，铝，铜，硼，稀土等。

磷，硫，氮等在某些情况下也起到合金的作用。

(1) 铬(Cr)铬能增加钢的淬透性并有二次硬化的作用，可提高碳钢的硬度和耐磨性而不使钢变脆。

含量超过12%时，使钢有良好的高温抗氧化性和耐氧化性腐蚀的作用，还增加钢的热强性。

铬为不锈钢耐酸钢及耐热钢的主要合金元素。

铬能提高碳素钢轧制状态的强度和硬度，降低伸长率和断面收缩率。

当铬含量超过15%时，强度和硬度将下降，伸长率和断面收缩率则相应地有所提高。

含铬钢的零件经研磨容易获得较高的表面加工质量。

铬在调质结构中的主要作用是提高淬透性，使钢经淬火回火后具有较好的综合力学性能，在渗碳钢中还可以形成含铬的碳化物，从而提高材料表面的耐磨性。

含铬的弹簧钢在热处理时不易脱碳。

铬能提高工具钢的耐磨性、硬度和红硬性，有良好的回火稳定性。

在电热合金中，铬能提高合金的抗氧化性、电阻和强度。

（2）镍（Ni）镍在钢中强化铁素体并细化珠光体，总的效果是提高强度，对塑性的影响不显著。

一般地讲，对不需调质处理而在轧钢、正火或退火状态使用的低碳钢，一定的含镍量能提高钢的强度而不显著降低其韧性。

据统计，每增加1%的镍约可提高强度29.4Pa。

随着镍含量的增加，钢的屈服程度比抗拉强度提高的快，因此含镍钢的比可较普通碳素钢高。

镍在提高钢强度的同时，对钢的韧性、塑性以及其他工艺的性能的损害较其他合金元素的影响小。

对于中碳钢，由于镍降低珠光体转变温度，使珠光体变细；又由于镍降低共析点的含碳量，因而和相同的碳含量的碳素钢比，其珠光体数量较多，使含镍的珠光体铁素体钢的强度较相同碳含量的碳素钢高。

反之，若使钢的强度相同，含镍钢的碳含量可以适当降低，因而能使钢的韧性和塑性有所提。

镍可以提高钢对疲劳的抗力和减小钢对缺口的敏感性。

镍降低钢的低温脆性转变温度，这对低温用钢有极重要的意义。

《Nb在中碳Cr-Mo-V-Nb调质钢中的组织细化和强韧化作用》范文

《Nb在中碳Cr-Mo-V-Nb调质钢中的组织细化和强韧化作用》篇一一、引言随着现代工业的快速发展，钢铁材料在各种工程应用中扮演着至关重要的角色。

Cr-Mo-V-Nb调质钢作为一种重要的工程结构材料，因其高强度、良好的韧性和优异的耐腐蚀性能而得到广泛应用。

在Cr-Mo-V-Nb调质钢中，Nb元素作为微合金元素，对于组织细化和强韧化作用具有重要意义。

本文将详细探讨Nb在中碳Cr-Mo-V-Nb调质钢中的组织细化和强韧化作用。

二、Nb元素在钢中的作用机制Nb元素在钢中主要通过固溶强化和析出强化两种方式发挥作用。

固溶强化主要是在高温冶炼过程中，Nb元素以固溶态存在于钢的基体中，提高钢的强度和硬度。

而析出强化则是在钢的冷却过程中，Nb元素会以细小颗粒的形式从基体中析出，对晶界起到良好的强化作用。

三、组织细化作用1. Nb的细化晶粒效应：Nb元素在钢中可以有效地细化晶粒，使钢的微观组织更加均匀。

这是因为Nb元素的加入会抑制晶界的迁移，阻碍晶粒的长大，从而在轧制和淬火过程中形成更加细小的晶粒。

2. 促进形核：在钢的凝固过程中，Nb元素可以促进形核，增加形核数量，从而细化晶粒。

此外，Nb元素还可以提高钢的再结晶温度，使再结晶过程变得更加困难，进一步细化晶粒。

四、强韧化作用1. 提高强度和硬度：由于固溶强化和析出强化的作用，Nb元素的加入可以显著提高钢的强度和硬度。

这使得Cr-Mo-V-Nb调质钢在承受载荷时具有更好的抗变形能力。

2. 改善韧性：尽管Nb元素的加入提高了钢的强度和硬度，但同时也改善了钢的韧性。

这是因为细小的Nb颗粒可以有效地阻碍裂纹的扩展，提高钢的断裂韧性。

此外，Nb元素还可以改善钢的层错能，使钢在受到冲击时具有更好的能量吸收能力。

3. 抗疲劳性能：由于Nb元素的加入使钢的组织更加均匀和细小，因此Cr-Mo-V-Nb调质钢具有优异的抗疲劳性能。

这使得钢在循环载荷作用下具有更好的耐久性。

五、结论综上所述，Nb在中碳Cr-Mo-V-Nb调质钢中具有显著的组织细化和强韧化作用。

钢材的控制轧制和控制冷却(4)

§4.1 微合金元素在热轧中的溶解和析出

除了列状相间沉淀外，还有无规则分布的位错线上沉淀和基体沉淀，且后者是主要的和多见的。
§4.1 微合金元素在热轧中的溶解和析出

除了列状相间沉淀外，还有无规则分布的位错线上沉淀和基体沉淀，且后者是主要的和多见的。析出颗粒的大小和排间距受轧后冷却速度、转变完成温度和转变时间的影响。冷却速度越大，析出温度就越低，相间沉淀排间距越小，析出质点也越小；析出时间越长，质点长大，使颗粒增大。相变后剩余在F中的固溶Nb将在F中继续析出，其质点大小决定于冷却速度。
§4.1 微合金元素在热轧中的溶解和析出
4）在A向F转变过程中和F内Nb(C,N)的析出状态由于各种碳氮化合物在A中的溶解度远远大于在F中的溶解度，因此A→F相变发生后，微量元素立即达到高度过饱和，产生快速析出。位错、界面和其它晶体缺陷处则是析出最有利的位置。在含有Nb、V、Ti的钢中，碳氮化合物都有规则成排地分布在F基体上，排于排之间有一定距离，称为相间析出（或相间沉淀）。
§4.1 微合金元素在热轧中的溶解和析出

控制轧制过程中Nb(C,N) 平均析出速度
加热后出炉不变形冷却到820℃ 时，Nb的析出速度很小；变形的同时析出 Nb(C,N) 与析出温度有关，在高温和低温析出都慢，900℃时析出速度最快。
§4.1 微合金元素在热轧中的溶解和析出
高温轧制时（例如1000℃），在轧后冷却到相变温度的过程中，Nb的平均析出速度不大，其原因是变形产生的位置和畸变能由于回复和再结晶而消失，不能再为Nb原子和C原子提供析出场所。随着轧制温度降低，产生位错数量增加，而轧后的回复、再结晶进行缓慢，因而加大了冷却过程中Nb的析出速度。在轧后冷却过程中Nb的析出速度主要取决于Nb的过饱和度、变形温度和变形量。随变形温度降低和变形量增大其析出速度增大。较低温度轧后，由于A未发生再结晶，具有较高畸变能，位错密度高，因而加速了C和Nb的扩散速度，Nb(C,N)同时在晶内和晶界析出，颗粒细小。

妮、钒、钦在微合金钢中的作用

妮、钒、钦在微合金钢中的作用
微合金钢是一种添加微量合金元素的钢种，这些合金元素可以提高钢的强度和韧性。

其中，妮、钒、钦是常用的微合金元素之一，它们在微合金钢中的作用非常重要。

妮是一种强化元素，它可以通过形成固溶体和沉淀相来增加钢的强度。

此外，妮还可以提高钢的耐腐蚀性和耐磨性。

在微合金钢中，妮通常的含量为0.1%-0.5%。

钒是一种强化元素，它可以与C、N形成碳化物和氮化物，进一步提高钢的强度和硬度。

钒还可以提高钢的耐热性和耐磨性。

在微合金钢中，钒的含量一般为0.05%-0.15%。

钦是一种微量元素，它可以使钢的组织细化，提高钢的强度和韧性。

此外，钦还可以提高钢的耐磨性和耐蚀性。

在微合金钢中，钦的含量一般为0.005%-0.01%。

综上所述，妮、钒、钦在微合金钢中的作用主要是强化钢的力学性能和提高钢的耐蚀性、耐磨性等综合性能。

它们的含量和组合方式对于钢的性能有着重要的影响，需要根据具体应用场景进行合理的选择和设计。

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微量元素在钢中的作用机理

0.48 0.24 0.133 0.028Fra bibliotek4.8
4.8
0.047 0.021 0.019 0.028 0.0066
0.052 0.025 0.028 0.069 0.0066
23
含Cr
不含Cr
含/不含Cr钢的CO2腐蚀段面形貌
第24页
（A）
腐蚀产物的XRD衍射能谱
第25页
腐蚀产物膜
Cr的分布
60℃时钢腐蚀产物膜中Cr的分布
成低熔点共晶 (985℃) ，热加工时
(1150~1200℃) ，由于其熔化而导致开裂，称热脆性。 • 硫对钢的低温冲击韧性影响很大，降低硫含量可显著提高冲击韧性。 • 硫还导致钢各向异性，在横向和厚度方向上韧性恶化。
合金晶界的低熔点硫化物共晶
拉伸断口孔洞及分析
“轴心裂纹”状的缺陷

Cr在耐腐蚀方面有着得天独厚的条件，得到广泛的使用，利用其惰性的氧化膜，协助铜共同抵御腐蚀。
第22页
某钢铁水中的元素含量
审核一级品一级品一级品一级品二类二类二类 Si 0.5 0.4 Mn 0.32 P 0.13 S 0.023 C 4.72 4.61 4.73 4.65 4.8 4.83 4.6
Cr 钢形成 Cr 7 C 3 或 Cr 23 C 6 ，还可以与碳形成复合碳化物。在低碳钢中加入 Cr能提高强度，

硬度和耐磨性，但焊接性能和塑
性有所降低；（Ceq Cr=1/5C）

Rel=170+1300C+160Mn+130M
o+160Cr+88Ni+63W+45Cu+27

合金元素在钢中的主要作用

合金元素在钢中的主要作用
钢是一种由铁和碳组成的合金材料，除了铁和碳外，钢中还常常添加一些其他金属元素，称为合金元素。

这些合金元素能够在钢中发挥重要作用，使钢的性能得到显著改善。

1. 铬：增强钢的耐腐蚀性能。

将铬添加到钢中可以形成一种致密的氧化物表层，有效防止钢的表面被氧化，从而提高钢的耐腐蚀性能。

2. 镍：提高钢的耐热性能。

在高温环境下，钢易发生蠕变、软化等问题，而加入镍元素可以提高钢的热稳定性，增加钢的耐热性能。

3. 钼：提高钢的强度和硬度。

钼是一种强大的固溶强化元素，能够有效提高钢的强度和硬度。

4. 钛、铌等微合金元素：细化钢的晶粒。

钢的晶粒越细，其强度和韧性就越好。

而加入微合金元素能够有效地细化钢的晶粒。

5. 锰：提高钢的硬度和强度。

锰是一种良好的固溶元素，加入适量的锰可以提高钢的硬度和强度。

总的来说，合金元素在钢中的作用非常重要，对于钢的性能有着显著的影响。

在不同的应用场合中，钢需要加入不同的合金元素，以满足不同的性能要求。

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