合金元素在钢中的作用
合金元素对钢的影响
合金元素对钢的影响
合金元素对钢的影响主要体现在以下几个方面：
1. 提升强度和硬度：合金元素如锰、硅、铬等，能有效增加钢的强度和硬度，使其更具耐磨性和耐久性。
这些元素在钢中以固溶体的形式存在，能提高钢的屈服点和抗拉强度。
2. 改善韧性：某些合金元素如钒、钛等，能细化钢的组织结构，从而提升其韧性。
它们在钢中形成碳化物，这些碳化物能有效地阻止裂纹扩展，从而增加钢的断裂抗力。
3. 改善工艺性能：合金元素可以改变钢的加工性能，例如改善铸造性能、焊接性能和切削性能等。
例如，磷可以提高钢的流动性，但过高的磷含量会导致钢的冷脆性增加。
4. 抗腐蚀性：合金元素如铬、镍等可以增加钢的抗腐蚀性。
它们在钢表面形成一层致密的氧化膜，能有效阻止进一步的氧化腐蚀。
5. 热处理性能：合金元素可以改变钢在热处理过程中的反应速度和效果。
例如，硅、锰等元素可以加速奥氏体化和冷却速度，而钛、钒等元素则可以减缓奥氏体化和冷却速度。
6. 改善磁性：一些合金元素如钴、铁等可以改变钢的磁性。
这些元素在钢中能影响铁磁畴的取向，从而改变其磁性能。
7. 降低导电性：合金元素如铜、镍等可以增加钢的导电性。
它们在钢中形成电子散射中心，增加电子的散射几率，降低电导率。
综上所述，合金元素对钢的影响是多方面的，可以根据实际需求选择添加合适的合金元素来优化钢的性能。
但需要注意的是，添加合金元素时需控制适当的比例，否则可能会产生反效果。
合金元素在钢中的作用
合金元素在钢中的作用Mn：1、在低含量范围（Mn≤0.2）内对钢具有很大的强化作用，提高强度、硬度和耐磨性。
降低钢的临界冷却速度。
2、提高钢的淬透性、稍稍改善钢的低温韧性任性。
3在高含量范围的作用主要奥氏体元素。
Si：1、强化铁素体提高钢的强度和硬度降低钢的临界冷却速度提高钢的淬透性。
2、提高钢在氧化性腐蚀介质中的耐蚀性提高钢的耐热性。
3、磁钢中的主要合金元素。
Cr：1、在低合金范围内，对钢有很大的强化作用，提高钢强度、硬度、耐磨性。
2、降低钢的临界冷却速度提高钢的淬透性。
提高钢的耐热性是耐热钢的主要合金元素。
3、在高合金范围内，使钢具有对强氧化性酸等腐蚀性介质的耐腐蚀能力。
Mo：1、强化铁素体，提高钢的强度、硬度。
2、降低钢的临界冷却速度，提高钢的淬透性。
3、提高钢的耐热和高温强度，是热强钢重要合金元素。
Ni：1、提高钢的强度，而不降低其塑性。
2、降低钢的临界冷却速度，提高钢的淬透性。
3、改善钢的低温韧性。
4、扩大奥氏体区，是奥氏体化的有效元素。
5、本身具有一定耐蚀性，对于一些还原性酸类（硫酸、盐酸）有良好的耐蚀能力。
V：1、在低含量（0.05-0.1% ）提高韧性，细化晶粒。
2、在高含量（>0.2%）时形成V4C3碳化物，提高热强性。
Al：1、炼钢中良好的脱氧作用。
2、细化晶粒，提高钢的强度。
3、提高钢的抗氧化性能，提高不锈钢对强氧化性酸类的耐蚀能力。
Ti、Nb：1、细化晶粒。
2、在不秀钢中改善抗晶间腐蚀的能力。
Cu：1、强化铁素体（质量分数<1.5%。
）2 、提高钢的耐蚀能力（特别是硫酸）。
3 、产生析出强化作用。
（>3.0% ）W：1 、细化晶粒。
2 、提高淬透性。
3 、生成热稳定碳化物和氮化物提高钢的热强性。
Re：1、炼钢中起脱硫去气净化钢液的作用。
2、细化晶粒改善铸态组织（缩小柱状晶区）。
各种化学元素在钢中的作用
各种化学元素在钢中的作用钢是一种由铁和其他元素合金化而成的材料，其中添加的其他元素可用来改变钢的性质和特性。
不同的元素在钢中起到了不同的作用，下面就来逐一介绍一些常见的元素在钢中的作用。
1.碳（C）：碳是钢中最常见的合金元素之一、它可以提高钢的硬度和强度，同时还可以提高钢的韧性和耐磨性。
碳含量越高，钢的硬度和强度就越高，但韧性会降低。
2.硅（Si）：硅是钢中常见的合金元素之一、它可以提高钢的强度和硬度，并改善钢的耐热性能。
硅还可以降低钢的冷脆性和脆性。
3.锰（Mn）：锰是一种常见的合金元素，在钢中添加锰可以提高钢的强度、硬度和耐磨性。
锰还可以提高钢的可塑性和韧性，并改善钢的冷加工性能。
4.磷（P）：磷是一种常见的杂质元素，在钢中有害。
高磷含量会导致钢的脆性增加，尤其是在低温下。
因此，磷含量需要控制在较低的水平。
5.硫（S）：硫是钢中的杂质元素之一，高硫含量会降低钢的韧性和冷加工性能。
因此，硫含量需要控制在较低的水平。
6.铬（Cr）：铬是一种常见的合金元素，添加铬可以提高钢的耐腐蚀性能。
铬可以与氧气反应生成一层致密的氧化铬保护膜，防止钢与外界环境发生腐蚀。
7.镍（Ni）：镍是一种常见的合金元素，添加镍可以提高钢的韧性和抗冷脆性能。
镍还可以提高钢的耐热性能和抗腐蚀性能。
8.钼（Mo）：钼是一种常见的合金元素，添加钼可以提高钢的强度、硬度和耐热性能。
钼还可以提高钢的塑性和韧性，并改善钢的耐磨性能。
9.钒（V）：钒是一种常见的合金元素，添加钒可以提高钢的强度和韧性，并改善钢的耐磨性能。
钒还可以提高钢的耐腐蚀性能和耐热性能。
10.硼（B）：硼是一种常见的合金元素，添加硼可以提高钢的硬度和强度。
硼还可以提高钢的耐磨性能，并改善钢的切削性能。
总的来说，不同的元素在钢中的作用是多种多样的。
通过合理地添加和控制各种元素的含量，可以调整钢的性能和特性，使其适用于不同的应用领域。
各种合金元素在钢铁中的作用
各种合金元素在钢铁中的作用1.碳（C）：碳是钢铁中最重要的合金元素之一、适当的碳含量可以增强钢铁的硬度和强度。
碳含量低于0.2%的钢称为低碳钢，适用于焊接和冷冲压加工；碳含量在0.2%到0.5%之间的钢称为中碳钢，具有适中的硬度和强度，适用于机械加工和热处理；碳含量大于0.5%的钢称为高碳钢，具有良好的硬度和耐磨性，适用于制作刀具和弹簧。
2.硅（Si）：硅可以提高钢铁的热强度和耐腐蚀性，减少钢铁的热膨胀系数。
适当的硅含量可以提高钢铁的刚性和强度，并且有利于热处理。
3.锰（Mn）：锰可以提高钢铁的韧性和强度。
锰的含量越高，钢的强度和硬度越高。
锰还可以提高钢的耐磨性和耐蚀性。
4.磷（P）：在低碳钢中，磷可减少钢的韧性和冷加工性能。
在高碳钢中，磷可改善钢铁的切削性能。
因此，磷含量需要适度控制。
5.硫（S）：硫可增加钢铁的切削性，但会降低钢铁的塑性和韧性。
因此，在高质量的钢铁制造中，硫含量需要控制在很低的水平。
6.铬（Cr）：铬可以提高钢铁的硬度、耐磨性和耐腐蚀性。
铬还可以改善钢的高温强度和耐氧化性。
不锈钢中的铬含量一般在10%到30%之间。
7.镍（Ni）：镍可以提高钢铁的韧性和耐腐蚀性。
镍还可以改善钢的高温强度和耐疲劳性。
镍含量在不锈钢中一般在8%到25%之间。
8.钼（Mo）：钼可以提高钢铁的强度、硬度和抗热变形能力。
钼还可以改善钢的耐蚀性和耐高温性能。
钼含量在不锈钢中一般在1%到10%之间。
9.钛（Ti）、铌（Nb）、钒（V）等微量合金元素：这些元素通常用作钢铁的强化剂，可以提高钢铁的强度和韧性，同时改善钢铁的热处理性能。
综上所述，合金元素在钢铁中起到非常重要的作用。
通过合适的合金化处理，可以改善钢铁的力学性能、耐蚀性和热处理性能，使其满足不同应用领域的需求。
各种金属元素在钢中的作用
各种金属元素在钢中的作用1.铁（Fe）：铁是钢的主要成分，赋予钢良好的强度和塑性。
纯铁本身并不适合作为结构材料，但与其他元素合金后可形成钢，使其具有更高的强度和耐用性。
2.碳（C）：碳是钢中最重要的合金元素之一、适量的碳能提高钢的硬度和强度，增加其耐磨性和耐蚀性。
其中，碳含量在0.02%至2.1%之间的钢被广泛应用。
3.锰（Mn）：锰能够提高钢的硬度和韧性，使钢更加耐磨和耐冲击。
锰还可以与硫、磷等杂质结合，形成易于熔化的夹杂物，从而提高钢的可塑性和加工性能。
4.硅（Si）：硅在钢中作为脱氧剂，能够有效降低钢中的氧含量，从而减少气孔和夹杂物的形成。
硅对钢的强度和塑性影响有限，但有助于改善钢的耐腐蚀性能。
5.磷（P）：磷的掺入可以提高钢的硬度和抗拉强度。
然而，高磷含量会降低钢的可塑性和韧性，并增加冷脆倾向。
因此，磷含量通常应控制在较低水平。
6.硫（S）：硫主要存在于原材料中的钢中，并往往是不可避免的。
过高的硫含量会导致钢的脆化和冷脆倾向。
因此，控制硫含量对于保证钢的可锻性和韧性至关重要。
7.铬（Cr）：铬是不锈钢中的主要合金元素之一，能够形成耐蚀的氧化层，提高钢的耐腐蚀性能。
铬还可以增加钢的硬度和强度，同时改善钢的高温强度和抗氧化性能。
8.镍（Ni）：镍可以提高钢的韧性和可塑性，改善冷加工性能。
镍还能增加钢的耐腐蚀性能和高温强度，使钢具有更好的抗剪切、耐磨和耐腐蚀性能。
9.钼（Mo）：钼能够提高钢的强度和韧性，特别是在高温下。
钼还能增加钢的耐腐蚀性能、抗磨性和切削性能，因此常用于制造高速钢和高温合金。
10.钛（Ti）：钛能够提高钢的耐高温性能和抗腐蚀性能。
钛还能够与氮结合形成细小的碳化钛，提高钢的硬度和强度。
由于钛的昂贵和难处理性，其含量通常较低。
除了上述主要的金属元素外，钢中还可能含有其他元素，如铜、铝、氮等，它们也会对钢的性能产生影响。
这些元素的含量、相互作用和加工过程都将影响到钢的力学性能、耐蚀性能、可加工性等特性。
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。
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
合金元素在钢中的作用合金元素是指在钢中加入的其他金属或非金属元素，它们与铁元素和碳元素相互作用，从而改变钢的性能和性质。
合金元素的添加可以提高钢的强度、硬度、耐磨性、耐腐蚀性等，使钢具有更优异的性能，满足不同的使用要求。
以下是合金元素在钢中的一些常见作用：1.碳（C）：是钢中最主要的合金元素之一，加入合适的碳量可以提高钢的硬度和强度。
碳元素可以通过固溶强化的方式使钢的晶粒细化，从而提高钢的强度和硬度。
但是过高的碳含量会降低钢的塑性和耐热性。
2.硅（Si）：是一种强化和脱氧元素，常用于高碳钢和合金钢中。
硅可以增加钢的强度、硬度和耐磨性，促使钢的晶粒细化。
同时，硅还可以与氧结合，形成氧化物，从而脱除钢中的氧气。
3.锰（Mn）：是一种强化元素，常用于普通碳钢和低合金钢中。
与铁和碳相结合，形成硬化相，提高钢的硬度和强度。
锰还可以提高钢的韧性和抗冲击性，减少钢的冷脆性。
4.磷（P）：是一种脆化元素，过量磷会降低钢的塑性和韧性。
但适量的磷可以起到强化钢的作用，提高钢的硬度和强度。
5.硫（S）：是一种脆化元素，过量的硫会降低钢的韧性。
然而，适量的硫可以改善钢的切削加工性能，提高切削刃的寿命。
6.铬（Cr）：是一种耐腐蚀元素，主要用于不锈钢和耐热钢中。
铬与钢中的铁形成铬化铁，并形成致密的氧化铬膜，从而防止氧气和水的侵蚀，提高钢的耐腐蚀性。
7.镍（Ni）：是一种耐腐蚀和耐热元素，常用于不锈钢和耐热钢中。
镍可以改善钢的塑性、韧性和韧齿性，提高钢的耐腐蚀性和耐热性。
8.钼（Mo）：是一种强化元素，用于合金钢和高速钢中。
钼可以提高钢的强度、硬度和耐磨性，同时还能提高钢的耐热性和抗腐蚀性。
9.钒（V）：是一种强化元素，广泛应用于合金钢和高速钢中。
钒可以提高钢的强度、硬度和耐磨性，同时还能提高钢的耐高温性能。
10.铌（Nb）：是一种强化和固溶强化元素，常用于低合金钢和高强度钢中。
铌可以提高钢的强度和硬度，还能改善钢的焊接性能和耐腐蚀性。
合金钢中合金元素的作用
合金钢中合金元素的作用可以概括为以下几点：
1.增加钢的淬透性，提高钢的力学性能。
2.提高钢的抗腐蚀性能。
3.提高钢的高温性能。
4.强化铁素体，提高钢的强度和硬度。
5.降低钢的临界冷却速度，提高钢的淬透性。
6.提高钢的氧化性腐蚀介质中的耐蚀性，提高钢的耐热性。
7.拥有良好的脱氧作用。
8.细化钢的晶粒，提高钢的强度。
9.提高钢的抗氧化性能，提高不锈钢对强氧化性酸类的耐蚀能力。
以上是合金元素在合金钢中的作用，具体作用方式可能会因合金元素种类、含量以及使用条件等因素而有所不同。
合金元素在钢中的作用
合金元素在钢中的作用1.碳（C）：碳是钢中最常见的合金元素，它主要存在于钢的晶体结构中。
碳含量的增加可以提高钢的硬度和强度，但会降低其韧性和可焊性。
高碳钢常用于制造刀具等需要高硬度的应用。
2.硅（Si）：硅主要用于去氧化，它可以与氧反应生成氧化硅，从而减少钢中的氧含量。
合适的硅含量可以改善钢的塑性和可焊性。
3.锰（Mn）：锰是一种强力抗氧化元素，它可以减少钢中的氧气和硫化物含量，从而提高钢的强度和延展性。
锰还可以提高钢的耐磨性和硬度。
高锰含量的钢常用于制造铁路轨道等耐磨部件。
4.磷（P）：磷是一种杂质元素，存在于许多钢中。
高磷含量会降低钢的塑性和韧性，对钢的冷加工性能有不利影响。
因此，在高强度低合金钢和不锈钢中通常要控制磷含量。
5.硫（S）：硫是一种杂质元素，存在于矿石和燃料中，并通过冶炼过程进入钢中。
高硫含量会导致钢脆性增加，对钢的冷加工和焊接性能有不利影响。
因此，在高质量要求的钢材中需要控制硫含量。
6.铬（Cr）：铬是一种重要的合金元素，它能够提高钢的耐腐蚀性和氧化性。
铬与氧化剂反应生成一层致密的氧化铬保护层，防止钢材被进一步氧化。
高铬含量的钢常用于制造不锈钢等需要较高耐腐蚀性的应用。
7.镍（Ni）：镍可以提高钢的韧性和强度，增加钢的延展性和冲击韧性。
镍还能够提高钢在低温下的抗冷脆性能。
因此，镍在制造低温应用和高强度低合金钢中广泛使用。
8.钼（Mo）：钼主要用于提高钢的硬度和强度，增加钢的耐磨性和抗拉伸性。
钼还可以改善钢的热处理性能，促使材料形成致密的纳米结构，从而提高钢的力学性能。
9.钛（Ti）：钛主要用于去氧化和进行变质处理。
它结合钢中的氧，从而减少氧含量，提高钢的韧性和可焊性。
钛还可以通过与碳反应生成碳化钛，提高钢的硬度和强度。
10.铌（Nb）：铌主要用于细化晶粒和提高钢的强度。
铌的添加可以形成若干小晶粒，提高钢的塑性和韧性。
铌还可以通过与碳反应生成碳化铌，提高钢的硬度和强度。
总之，合金元素在钢中的作用是多方面的，可以改变钢的硬度、强度、韧性、耐腐蚀性、耐磨性等性能，使钢更加适用于各种不同的应用领域。
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。
合金元素在钢中的作用
各类合金元素在钢中的作用1.碳；碳是影响钢中组织和性能的主要元素，具有强化固溶体，提高淬透性的作用，与Cr、Mn等元素形成合金碳化物，碳的含量高低直接影响钢的强度、硬度、韧性从而影响钢的耐磨性。
一般选择Wc=0.4-0.55%。
2..Mn；加入Mn是为了增加淬透性，易获得马氏体组织，Mn一部分固溶强化机体，一部分与Cr等合金元素形成碳化物，提高钢的强度与硬度，但Mn量过高，易产生过多的残余奥氏体，显著降低材料的耐磨性，增加过热敏感性，因此选择Wmn=0.5-1.0%。
3.硅；加入Si不但与Mn配合明显提高淬透性，能在一定程度上抑制Mn带来的过热敏感性，避免了奥氏体晶粒长大的不良倾向，同时可使第一类回火脆性提到更高的温度，但Mn含量过高，易使韧性降低。
因此一般Wsi=0.3-0.8%。
4.鉻；加入Cr是为了提高钢的强度与硬度，Cr是加强碳化物形成元素，在钢中形成合金碳化物。
Cr溶入奥氏体机体中，增加钢的淬透性，回火时阻碍或减缓碳化物的析出与聚集，使之保持较大的分散度，Cr还能细化晶粒，提高回火稳定性，但含量过高会造成导热性差，在一次结晶中形成粗大树枝晶，增大铸件热裂倾向，促进回火脆性。
因此确定Wcr=1.5-2.5%.5.Mo；能消除或减小回火脆性，发挥其提高淬透性，回火稳定性，细化晶粒，改变碳化物级别形态和分布的作用。
Mo和Cr同时加入还可强烈抑制过冷奥氏体向珠光体转变，使钢具有较高的韧性。
但价格昂贵，一般为Wmo=0.2-0.40%。
6.铜；不形成碳化物，以固溶体成于机体中，可改善钢的韧性，因此有类似于Ni的作用，能提高淬透性和机体的的电极、电位，增加钢的耐磨性，这一点对于在酸性介质下工作的耐磨性尤为重要。
Wcu=0.5%左右。
7.S,P; 属于钢中有害元素，在钢中易形成晶界夹杂物，增加钢的脆性及铸件在铸造和热处理过程中的开裂性。
Ws≤0.04% Wp ≤0.04%。
8.稀土元素；钢中的硫元素和氧与鉄形成硫化亚铁、氧化亚鉄，他们在钢的凝固过程中溶解度降低而达到饱和，并在晶粒周界处析出，使钢的晶粒得到净化。
合金元素在钢中的主要作用
合金元素在钢中的主要作用1.强度增加：合金元素的添加可以显著提高钢的强度。
例如，镍和铬被广泛用于制造不锈钢，它们可以提高钢的强度和耐腐蚀性能。
其他合金元素如硼、钼、钛和钒等也可以提高钢的强度。
2.耐腐蚀性提高：合金元素的添加可以提高钢的耐腐蚀性。
例如，铬的添加可以形成一层钝化膜，保护钢材不受环境腐蚀的影响。
因此，不锈钢中添加了较高比例的铬来提高其抗腐蚀性。
3.硬度增加：合金元素对钢的硬度有直接的影响。
添加硅和锰可以增加钢的硬度，从而提高其抗磨损性能。
硬度的提高对于汽车发动机零件、刀具和轴承等耐磨件来说是非常重要的。
4.可加工性改善：有些合金元素可以提高钢的可加工性，使得钢更容易被切削、锻造和焊接。
铝和钛等元素可以形成易于切削和锻造的中间相，从而提高钢材的可塑性。
5.热处理性能改善：合金元素的添加可以改善钢的热处理性能，使得钢更容易通过热处理来改变其组织和性质。
例如，铌和钛等合金元素的添加可以在钢中形成稳定的碳化物，从而提高硬化深度和抗热脆性。
6.电磁性能调节：合金元素的加入还可以影响钢的电磁性能。
例如，镍和锰等元素的添加可以提高钢的磁导率，使其更适合用于电磁设备和电动机。
7.温度变化下的性能稳定性：合金元素的添加可以使钢在温度变化下保持稳定的性能。
例如，锰和硅等元素的添加可以减轻钢在高温下的软化倾向，从而提高其高温下的机械性能。
值得注意的是，不同的合金元素对钢的性质有不同的影响。
合金元素的种类、含量、配比和钢的制造工艺等因素都会对钢的性能产生显著的影响。
因此，在具体的钢材制造中，需要根据不同的要求和使用环境来选择合适的合金元素组合，以达到最佳的性能。
常见合金元素在钢中的作用
8、钒在钢中的作用
⑴、细化钢的组织和晶粒；提高晶粒粗化温度，从而降低钢的过热敏感性。
⑵、在高温溶入奥氏体时，增加钢的淬透性；如以碳化物形式存在时，却将降低钢的淬透性。
⑵、铬加入钢中能显著改善钢的高温抗氧化性（不起皮）。
⑶、显著提高钢的淬透性，改善钢的抗回火稳定性。
⑷、阻止石墨化
缺点：①、铬能促进钢的回火脆性倾向。
5、镍在钢中的作用
⑴、可提高钢的强度而不显著降低其塑性。
⑵、镍可降低钢的脆性转变温度，即可提高钢的低温韧性。
⑶、改善钢的加工性和可焊性。
⑸、提高钢的淬透性，回火稳定性，防止回火脆性。
缺点：钼的主要不良作用是它能使低合金钼钢发生石墨化的倾向。
7、钨在钢中的作用
⑴、提高钢的硬度、强度和耐磨性
⑵、增加淬火钢的回火稳定性，并产生二次硬化效应（约560℃回火时析出弥散分布的W2C）
⑶、提高钢的抗氢性能。
⑷、是使钢具有热硬性。因此钨是高速工具钢中的主要合金元素。
⑴、钛能改善钢的热强性，提高钢的抗蠕变性能及高温持久强度；
⑵、并能提高钢在高温高压氢气中的稳定性。使钢在高压下对氢的稳定性高达600℃以上，在珠光体低合金钢中，钛可阻止钼钢在高温下的石墨化现象。因此，钛是锅炉高温元件所用的热强钢中的重要合金元素之一。
10、铌在钢中的作用
⑴、铌和碳、氮、氧都有极强的结合力，并与之形成相应的极为稳定的化合物，因而能细化晶粒，降低钢的过热敏感性和回火脆性。
⑷、镍可以提高钢的抗腐蚀能力，不仅能耐酸，而且能抗碱和大气的腐蚀。
合金元素在钢中的作用
合金元素在钢中的作用合金元素在钢中的作用，不外是与钢中的铁和碳两个基本组元发生作用，合金元素之间的相互作用，以及由此而影响钢的组织和相变过程，改变钢的性能等。
下面仅简述其几方面最基本的作用。
一、强化铁素体大多数合金元素都能溶于铁素体，形成合金铁素体。
由于合金元素与铁的晶格类型和原子半径的差异，引起铁素体的晶格畸变，产生固溶强化，使铁素体的强度、硬度提高，但塑性和韧性有下降的趋势。
如Si、Mn能显著提高铁素体的强度和硬度，但Si超过1%，Mn 超过1.5%时，都会降低铁素体的韧性，只有Ni比较特殊，在一定范围内（不超过5%）能显著强化铁素体的同时又能提高韧性。
二、形成合金碳化物在钢中能形成碳化物的元素有Fe、Mn、Cr、Mo、W、V、Nb、Zr、Ti等（按与碳的亲合能力由弱到强依次排列）。
与碳的亲合力超强，形成的碳化物越稳定。
根据合金元素与碳的亲合力的强弱和元素在钢中含量的多少，钢中的合金碳化物有合金渗碳体和特殊碳化物两种类型。
弱碳化物形成元素（如Mn）或较强碳化物形成元素（如Cr、W等）在钢中含量不多（0.5~3%）时，一般都倾向于溶入渗碳体形成合金渗碳体。
如(Fe,Mn)3C、(Fe,Cr)3C、(Fe,W)3C 等。
合金渗碳体的硬度和稳定性都略高于渗碳体。
强碳化物形成元素（如V、Nb、Ti等）或较强碳化物形成元素在钢中含量足够高（大于5%）时，就形成与渗碳体晶格完全不同的特殊碳化物。
如Cr23C6、WC、VC、TiC等。
这些碳化物具有更高的熔点、硬度和耐磨性，并且更为稳定。
在淬火加热时很难溶于奥氏体；回火时加热到较高温度才能从马氏体中析出；聚集长大也较慢。
当其在钢中呈弥散分布时，能显著提高钢的强度、硬度和耐磨性，而不降低韧性。
所以工具钢中常加入碳化物形成元素。
三、阻碍奥氏体的晶粒长大强碳化物形成元素Ti、Nb、V等形成的碳化物及Al形成的AlN、Al2O3等细小质点，分布在奥氏体晶界上，能强烈地阻碍奥氏体晶粒的长大，所以合金钢（除锰钢外）淬火加热时不易过热，这样有利于获得细马氏体；有利于提高加热温度，使奥氏体中溶入更多的合金元素，有利于改善钢的淬透性和机械性能。
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合金元素在钢中的作用随着现代工业和科学技术的不断发展，在机械制造中，对工件的强度、硬度、韧性、塑性、耐磨性以及其他各种物理化学性能的要求愈来愈高，碳钢已不能完全满足这些要求了。
原因：（1）由碳钢制成的零件尺寸不能太大。
否则，因淬透性不够而不能满足对强度与塑性、韧性的要求。
加入合金元素可增大淬透性。
（2）用碳钢制成的切削刀具不能满足切削红硬性的要求。
用合金工具钢、高速钢和硬质合金。
（3）碳钢不能满足特殊性能的要求，如要求耐热、耐低温、抗腐蚀、有强烈磁性或无磁性等等，只有特种的合金钢才能具有这些性能。
11.1合金元素在钢中的存在方式11.1.1合金元素与钢中的碳相互作用，形成碳化物存在于钢中按合金元素在钢中与碳相互作用的情况，它们可以分为两大类：(1)不形成碳化物的元素(称为非碳化物形成元素)，包括镍、硅、铝、钴、铜等。
由于这些元素与碳的结合力比铁小，因此在钢中它们不能与碳化合，它们对钢中碳化物的结构也无明显的影响。
(2)形成碳化物的元素(称为碳化物形成元素)，根据其与碳结合力的强弱，可把碳化物形成元素分成三类。
1）弱碳化物形成元素：锰锰对碳的结合力仅略强于铁。
锰加入钢中，一般不形成特殊碳化物(结构与Fe3C不同的碳化物称为特殊碳化物)，而是溶入渗碳体中。
2）中强碳化物形成元素；铬、钼、钨3）强碳化物形成元素：钒、铌、钛有极高的稳定性，例如TiC在淬火加热时要到l000C以上才开始缓慢的溶解，这些碳化物有极高的硬度，例如在高速钢中加人钒，形成V4C，使之有更高的耐磨性。
11.1.2合金元素溶解于铁素体(或奥氏体)中，以固溶体形式存在于钢中11.1.3合金元素与钢中的氮、氧、硫等化合，以氮化物、氧化物、硫化物和硅酸盐等非金属夹杂物的形式存在于钢中11.1.4游离态，即不溶于铁，也不溶于化合物：铅，铜11.2合金元素对钢的平衡组织的影响表现在改变铁碳合金状态图11.2.1合金元素对钢临界温度的影响锰、镍、铜使A3线降低，钼、钨、硅、钒使A3线升高。
同样影响A1，影响程度更大，11.2.2合金元素对钢共析点（S点）位置的影响大多数合金使共析点左移，钼钨在质量分数大时使共析点右移。
11.2.3合金元素对奥氏体相区大小的影响11.2.3.1扩大γ区合金元素与γ-Feα-Fe形成固溶体，常温下为奥氏体组织。
Ni，Mn11.2.3.2减小γ区抑制F向A转变，Cr11.3合金元素对热处理的影响11.3.1合金元素对奥氏体化的影响奥氏体晶粒在铁素体与碳化物边界处生核并长大；剩余碳化物的溶解；奥氏体成分的均匀化，在高温停留时奥氏体晶粒的长大粗化等过程。
在钢中加入合金元素对后三个过程有较大的影响。
（1）含有碳化物形成元素的合金钢，其组织中的碳化物，是比渗碳体更稳定的合金渗碳体或特殊碳化物，因此，在奥氏体化加热时碳化物较难溶解，即需要较高的温度和较长的时间。
一般来说，合金元素形成碳化物的倾向愈强，其碳化物也愈难溶解。
（2）合金元素在奥氏体中的均匀化，也需要较长时间，因为合金元素的扩散速度，均远低于碳的扩散速度。
（3）某些合金元素强烈地阻碍着奥氏体晶粒的粗化过程，这主要与合金碳化物很难溶解有关，未溶解的碳化物阻碍了奥氏体晶界的迁移，因此，含有较强的碳化物形成元素(如钼、钨，钒，铌、钛等)的钢，在奥氏体化加热时，易于获得细晶粒的组织。
各合金元素对奥氏体晶粒粗化过程的影响，一般可归纳如下：1）强烈阻止晶粒粗化的元素：钛、铌、钒、铝等，其中以钛的作用最强。
2）钨、钼、铬等中强碳化物形成元素，也显著地阻碍奥氏体晶粒粗化过程。
3）一般认为硅和镍也能阻碍奥氏体晶粒的粗化，但作用不明显。
4）锰和磷是促使奥氏体晶粒粗化的元素。
11.3.2合金元素对奥氏体分解转变的影响多数合金元素使奥氏体分解转变的速度减慢，即C曲线向右移，也就是提高了钢的淬透性。
合金元素对马氏体转变的影响增加冷却时间，降低冷却速度。
另外，合金元素对马氏体开始转变温度(Ms点)也有明显的影响。
多数合金元素均使马氏体开始转变温度(Ms点)降低，其中锰、铬、镍的作用最为强烈，只有铝、钴是提高Ms点。
11.3.3合金元素对回火转变的影响合金元素对淬火钢回火转变的影响主要有下列三个方面。
（1）提高钢的回火稳定性这主要表现为合金元素在回火过程中推迟了马氏体的分解和残余奥氏体的转变，提高了铁素体的再结晶温度，使碳化物难以聚集长大而保持较大的弥散度，从而提高了钢对回火软化的抗力，即提高了钢的回火稳定性。
（2）产生二次硬化一些合金元素加入钢中，在回火时，钢的硬度并不是随回火温度的升高一直降低的，而是在达到某一温度后，硬度开始增加，并随着回火温度的进一步提高，硬度也进一步增大，直至达到峰值。
这种现象称为回火过程的二次硬化。
图回火二次硬化现象与合金钢回火时析出物的性质有关。
当回火温度低于约450℃时，钢中析出渗碳体，在450℃以上渗碳体溶解，钢中开始沉淀析出弥散稳定的难熔碳化物Mo2C、VC等，使钢的硬度开始升高，而在550～600℃左右沉淀析出过程完成，钢的硬度达到峰值。
（3）增大回火脆性钢在回火过程中出现的第乙类回火脆性(250～400C回火)t即回火马氏体脆性和第二类回火脆性(450～600～C回火)，即高温回火脆性均与钢中存在的合金元素有关。
11.4合金元素对氧化与腐蚀的影响一些合金元素加入钢中能在钢的表面形成一层完整的、致密而稳定的氧化保护膜，从而提高了钢的抗氧化能力。
最有效的合金元素是铬、硅和铝(参看图10-8)。
但钢中硅、铝的质量分数较多时钢材变脆，因而它们只能作为辅加元素，一般都以铬为主加元素，以提高钢的抗氧化性。
钢中加入少量的铜、磷等元素，可提高低合金高强度钢的耐大气腐蚀。
11.5合金元素对机械性能的影响11.5.1金属材料的强化方法金属材料的强化途径，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：1）细化晶粒。
细化晶粒可以使金属组织中包含较多的晶界，由于晶界具有阻碍滑移变形作用，因而可使金属材料得到强化。
同时也改善了韧性，这是其它强化机制不可能做到的。
2）提纯强化。
在浇注过程中，把液态金属充分地提纯，尽量减少夹杂物，能显著提高固态金属的性能。
夹杂物对金属材料的性能有很大的影响。
在损坏的构件中，常可发现有大量的夹杂物。
采用真空冶炼等方法，可以获得高纯度的金属材料。
(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．相变强化可以分为两类：1)沉淀强化(或称弥散强化)。
在金属材料中能形成稳定化合物的合金元素，在一定条件下，使之生成的第二相化合物从固溶体中沉淀析出，弥散地分布在组织中，从而有效地提高材料的强度，通常析出的合金化合物是碳化物相。
在低合金钢(低合金结构钢和低合金热强钢)中，沉淀相主要是各种碳化物，大致可分为三类。
一是立方晶系，如TiC、V4C3，NbC等，二是六方晶系，如M02、W2C、WC等，三是正菱形，如Fe3C。
对低合金热强钢高温强化最有效的是体心立方晶系的碳化物。
2)马氏体强化。
金属材料经过淬火和随后回火的热处理工艺后，可获得马氏体组织，使材料强化。
但是，马氏体强化只能适用于在不太高的温度下工作的元件，工作于高温条件下的元件不能采用这种强化方法。
(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多，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。
·11.5.2合金元素对正火(或退火)状态钢机械性能的影响正火状态下钢有铁素体和珠光体组织。
固溶强化，结晶强化，沉淀强化。
合金元素不仅影响钢材的强度，同时也影响其韧性。
11.5.3合金元素对调质钢机械性能的影响合金元素对调质钢机械性能的影响，主要是通过它们对淬透性和回火性的影响而起作用的。
主要表现于下列几方面。
(1)由于合金元素增加了钢的淬透性，使截面较大的零件也可淬透，在调质状态下可获得综合机械性能优良的回火索氏体。
(2)许多合金元素可使回火转变过程缓慢，因而在高温回火后，碳化物保持较细小的幂颗粒，使调质处理的合金钢能够得到较好的强度与韧性的配合。
(3)高温回火后，钢的组织是由铁素体和碳化物组成，合金元素对铁素体的固溶强化作用可提高调质钢的强度。
11.6合金元素对钢的工艺性能的影响11.6.1合金元素对焊接性能的影响：钢的焊接性能，主要取决于它的淬透性、回火性和碳的质量分数。
合金元素对钢材焊接性能的影响，可用焊接碳当量来估算。
我国目前所广泛应用的普通低合金钢，其焊接碳当量可按下述经验公式计算。
公式Cd=C+1/6Mn+1/5Cr+1/15Ni+1/4Mo+1/5V+1/24Si+1/2P+1/13Cu近年来，对厚度为15、50mm的200个钢种(从碳钢到强度等级为1000MPa级的高强度合金钢)，以低氢焊条进行常温下的Y型坡口拘束焊接裂纹试验。
在试验基础上，提出了一个用以估计钢材出现焊接裂纹可能性的指标，称为钢材焊接裂纹敏感性指数户．，其计算公式为公式Pc=C+1/30Si+1/20Mn+1/20Cu+1/60Ni+1/20Cr+1/15Mo+1/10V+5B+1/600t+1/60H%与碳当量公式相比增加了板厚和含氢量。
11.6.2合金元素对切削加工的影响金属的切削性能是指金属被切削的难易程度和加工表面的质量。
为了提高钢的切削性能，可在钢中加入一些能改善切削性能的合金元素，最常用的元素是硫，其次是铅和磷。
由于硫在钢中与锰形成球状或点状硫化锰夹杂，破坏了金属基体的连续性，使切削抗力降低，切屑易于碎断，在易切削钢中硫的质量分数可达0.08％～0.30％。