最新18种合金元素对钢性能的影响汇总
合金元素对钢的影响
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合金元素对钢的影响钢是一种由铁和碳组成的合金材料,但是通过添加其他合金元素可以显著改善钢的性能。
在这篇文章中,我们将讨论一些常见的合金元素对钢的影响。
1.碳(C):碳是钢中最常见的合金元素之一、通过控制钢中的碳含量,可以调节钢的硬度、强度和耐磨性。
高碳钢具有更高的硬度和强度,但其韧性较差,容易产生脆性断裂。
低碳钢则具有较高的韧性,但其硬度和强度相对较低。
2.锰(Mn):锰是一种常见的合金元素,在钢中的添加可以提高强度、韧性和耐磨性。
锰还有助于抑制脆性相的形成,提高钢的可焊性和可加工性。
锰含量通常在0.5%到2%之间。
3.硅(Si):硅是一种常见的合金元素,在钢中的添加可以提高硬度、强度和耐磨性。
硅还有助于抑制钢的氧化过程,并提高钢的耐蚀性。
硅含量通常在0.2%到2%之间。
4.磷(P):磷是一种常见的合金元素,但钢中的磷含量通常被控制在很低的水平,因为高磷含量会降低钢的可焊性和韧性。
然而,适量的磷可以提高钢的强度和耐磨性。
6.铬(Cr):铬是一种常见的合金元素,在不锈钢中的添加可以提高钢材的抗腐蚀性能。
铬与钢中的铁形成一种稳定的氧化层,防止钢材氧化和腐蚀。
铬含量通常为12%到20%。
7.镍(Ni):镍是一种常见的合金元素,其添加可以提高钢的强度和耐腐蚀性。
镍还可以提高钢的可塑性和可焊性。
在不锈钢中,镍的含量通常在8%到12%之间。
8.钼(Mo):钼是一种常见的合金元素,在高温和高强度应用中添加可提高钢的硬度、强度和耐热性。
钼还可以提高钢的抗腐蚀性能和可焊性。
钼的含量通常在0.2%到5%之间。
9.钛(Ti):钛是一种轻量化合金元素,在钢中的添加可以提高钢的强度和耐蚀性。
钛还可以提高钢的可焊性和可塑性。
10.铜(Cu):铜是一种常见的合金元素,在钢中的添加可以提高钢的强度、耐腐蚀性和抗磨损性。
铜还可以提高钢的导电性和导热性。
综上所述,合金元素对钢的影响非常重要。
通过选择合适的合金元素和合适的含量,可以显著改善钢材的性能,使其满足不同应用的要求。
钢材中各元素对性能性的影响
![钢材中各元素对性能性的影响](https://img.taocdn.com/s3/m/3c60dc24f4335a8102d276a20029bd64783e62c3.png)
钢材中各元素对性能性的影响钢材是一种合金材料,由铁和碳以及其他一些合金元素组成。
这些合金元素对钢材的性能有着重要的影响。
以下是一些常见合金元素及其对钢材性能的影响:1.碳(C):碳是钢中最重要的合金元素之一、它可以增加钢的硬度和强度,提高钢的耐磨性和耐蚀性。
高碳钢通常用于制造刀具和弹簧,而低碳钢用于制造汽车零部件和钢材结构。
2.锰(Mn):锰可以增加钢的硬度和强度,并提高钢的韧性。
锰也有助于钢的抗变形和耐疲劳性能。
锰的含量通常在0.3%-1.65%之间。
3.硅(Si):硅可以提高钢的强度和硬度。
在不锈钢中,硅还有助于提高耐高温和耐腐蚀性能。
硅的含量通常在0.15%-0.5%之间。
4.磷(P)和硫(S):磷和硫是常见的杂质元素,它们会降低钢的韧性和塑性,使钢易于出现脆性断裂。
因此,在高品质钢材中通常限制其含量,并采取措施去除或减少这些元素。
5.铬(Cr):铬可以提高钢的抗腐蚀性能,特别是在高温和潮湿环境中。
在不锈钢中,铬的含量通常在10%-30%之间。
6.镍(Ni):镍可以提高钢的强度和韧性,并改善钢的耐腐蚀性能。
镍的含量通常在8%-25%之间。
7.钼(Mo):钼可以提高钢的硬度和强度,特别是在高温下。
钼还能提高钢的耐腐蚀性能和抗变形能力。
钼的含量通常在0.2%-5%之间。
8.钛(Ti):钛可以细化钢的晶粒结构,提高韧性和强度。
钛还能和氮形成氮化钛,进一步提高钢的硬度和耐磨性。
9.铌(Nb):铌可以改善钢的韧性和抗变形能力。
铌还能形成碳化铌,进一步提高钢的硬度和耐磨性。
10.钒(V):钒可以提高钢的硬度和强度,特别是在高温下。
钒还能提高钢的耐磨性和耐腐蚀性能。
钒的含量通常在0.1%-0.5%之间。
除了以上列举的合金元素外,还有其他一些合金元素,如铜(Cu),铝(Al),氮(N)等,它们也可以影响钢材的性能,但作用相对较小。
总之,合金元素的含量和种类对钢材的性能有着重要的影响。
钢铁生产厂商根据钢材的具体用途和要求,通过调整合金元素的含量和比例,来获得所需的钢材性能。
各种合金元素对钢性能的影响
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各种合金元素对钢性能的影响合金元素是钢中添加的一种或多种元素,可以改变钢的性能和特性。
以下是常见的合金元素对钢性能的影响:碳:碳是钢中最常见的合金元素之一,是钢的基本元素。
碳的含量越高,钢的硬度和强度就越高,但韧性和可塑性下降。
碳含量低的钢具有良好的可塑性和韧性,适用于加工成形和冷加工。
铬:铬能够增加钢的耐腐蚀性能。
当铬含量达到一定程度时,可以形成薄而致密的氧化铬层,有效防止钢材表面的进一步氧化和腐蚀。
铬还能提高钢材的强度和硬度。
镍:镍可以提高钢的耐腐蚀性能和抗热性能。
镍会改善钢的韧性和可塑性,并且有助于提高钢的强度。
镍合金用于制造耐热钢和耐腐蚀钢,如不锈钢。
钼:钼可以提高钢的强度、硬度和耐热性能。
钼合金特别适用于高温等恶劣工作条件下使用的钢材,如高速切削工具钢和高温合金钢。
锰:锰是一种重要的合金元素,可以增加钢的强度和硬度,并提高磨削性能和耐磨性。
锰还能提高钢的可塑性和韧性,并促进钢的晶界强化。
钢中还可能添加其他合金元素,如钼、钒、钛、铌等元素,它们各自有不同的作用。
钼:钼能够提高钢的高温强度、硬度和抗腐蚀性能,尤其适用于制造高温合金和耐蚀钢。
钒和钛:钒和钛能够提高钢的硬度、强度和耐磨性。
它们通常用于制造高速切削工具钢和高强度低合金钢。
铌:铌能够提高钢的强度、韧性和可焊性。
铌合金钢通常用于制造高强度结构钢和耐蚀钢。
以上只是一些常见的合金元素及其对钢性能的影响,实际上还有很多其他合金元素可以根据需要添加到钢中,以满足特定的工程要求和应用需求。
不同的合金元素的添加量和比例也会对钢的性能产生不同的影响,需要根据具体情况进行调整和控制。
合金钢中各元素对其性能的影响
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合金钢中各元素对其性能的影响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。
合金元素对钢的组织与性能的影响
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合金元素对钢的组织与性能的影响1.碳(C):碳是钢中最常见的合金元素,它通过固溶在铁基体中形成固碳溶体,使钢的硬度、强度和耐磨性提高。
但过高的碳含量会导致钢的脆性增加,因此一般钢中的碳含量控制在0.2%以下。
2.硅(Si):硅主要用于降低钢材的热膨胀系数和电阻率,同时可以提高钢的硬度和强度。
3.锰(Mn):锰能够提高钢的强度和硬度,并且可以提高钢的冷加工硬化能力。
锰还能够抑制钢的脆性。
4.磷(P)和硫(S):磷和硫是常见的杂质元素,它们会影响钢的冷加工性能和耐腐蚀性。
过高的磷含量会降低钢的冷加工硬化能力,而过高的硫含量会导致钢的韧性下降。
5.铬(Cr):铬可以提高钢的硬度、强度和耐腐蚀性。
铬能够形成铬-铁共晶体,提高钢的硬化能力,并且能够在钢表面形成氧化铬层,起到防腐蚀的作用。
6.镍(Ni):镍可以提高钢的强度和延展性,并且能够提高钢的耐腐蚀性。
镍还可以降低钢的温度转变时的韧性转变温度。
7.钼(Mo):钼可以提高钢的硬度、强度和热刺激稳定性。
钼还能够提高钢的抗腐蚀性和耐磨性。
8.钛(Ti)和铌(Nb):钛和铌能够形成稳定的碳化物,提高钢的硬度和强度。
它们还能够提高钢的耐热性能和耐腐蚀性。
9.铝(Al):铝可以提高钢的强度、耐热性和耐腐蚀性。
此外,铝还能够与氮形成稳定的氮化物,提高钢的硬度和强度。
10.稀土元素:稀土元素可以提高钢的强度、耐磨性和抗腐蚀性,并且能够改善钢的冷加工硬化能力和热稳定性。
总的来说,合金元素的添加可以改变钢的组织结构并提高其性能。
选择合适的合金元素,并控制其含量可以使钢具备不同的性能,满足不同领域的需求。
各种合金元素对钢性能的影响
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三、各种合金元素对钢性能的影响目前在合金钢中常用的合金元素有:铬(Cr),锰(Mn),镍(Ni),硅(Si),硼(B),钨(W),钼(Mo),钒(V),钛(Ti)和稀土元素(Re)等。
五大元素:硅、锰、碳、磷、硫。
五大杂质元素:氧、氮、磷、硫、氢。
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。
硅可提高强度、高温疲劳强度、耐热性及耐H2S等介质的腐蚀性。
硅含量增高会降低钢的塑性和冲击韧性。
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。
锰可提高钢的强度,增加锰含量对提高低温冲击韧性有好处。
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。
合金元素对钢的性能影响
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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。
合金元素对钢的影响和作用
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合金元素对钢的影响和作用合金元素是指将两种或多种化学元素合成钢材中的一种。
合金元素可以对钢的性能和特性产生重要的影响。
以下是一些常见的合金元素对钢的影响和作用。
1.碳(C):碳是最常见的钢合金元素,可以增加钢的硬度和强度。
高碳钢通常用于制作切削工具和机械零件。
2.硅(Si):硅在钢中起着脱氧剂的作用,帮助去除钢中的氧气。
它还可以提高钢的抗氧化和耐腐蚀性能。
3.锰(Mn):锰可以提高钢的强度和韧性。
它还可以增加钢的冷加工硬化性能和耐磨性。
4.磷(P):磷可以改善钢的加工性能和机械性能。
在一些应用中,高磷钢可用于制造高速工具钢。
5.硫(S):硫在钢中具有良好的切削性能。
但过多的硫会降低钢的塑性和韧性。
6.镍(Ni):镍可以提高钢的强度和韧性,同时还可以提高钢的耐腐蚀性能。
高镍不锈钢常用于制造化工设备和船舶。
7.铬(Cr):铬可以增加钢的硬度、强度和耐腐蚀性能。
不锈钢中通常含有较高比例的铬。
8.钼(Mo):钼可以提高钢的硬度、强度和热稳定性。
它经常用于制造高温和高压应用的钢材。
9.钛(Ti):钛可以提高钢的耐热性和耐腐蚀性能。
它常用于制造航空和航天等高强度应用的钢材。
10.铌(Nb):铌可以提高钢的强度和耐腐蚀性能。
它常用于制造高温和高强度应用的钢材。
11.钒(V):钒可以提高钢的硬度、强度和耐磨性。
它常用于制造工具钢和汽车零件。
除了上述合金元素,还有其他一些可以用作合金的元素,如铜、锡、铝等。
不同的合金元素的添加可以根据特定的应用要求来设计钢材的成分。
通过合理地选择和控制合金元素的含量,可以实现特定性能和特性的钢材。
根据使用环境和功能要求,可以定制不同的合金化钢材,以满足各种工业和商业需求。
总结起来,合金元素对钢的影响和作用可以包括提高钢的硬度、强度、韧性、耐腐蚀性、耐磨性、耐热性和加工性能等。
不同元素的添加会产生不同的效果,因此在钢材的设计和生产过程中,必须仔细考虑合金元素的选择和控制。
这样可以生产出具有特定性能和特性的钢材,满足各种应用的需求。
各种合金元素对钢性能的影响
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各种合金元素对钢性能的影响合金化是通过向钢中添加不同的金属元素来改变钢的性能。
下面将介绍18种常见的合金元素对钢的性能的影响。
1.碳(C):碳是钢中最主要的合金元素之一,它能提高钢的硬度和强度。
2.硅(Si):硅的加入可以提高钢的耐高温性能和氧化抵抗能力。
3.锰(Mn):锰的加入可以提高钢的硬度、韧性和耐磨性。
4.磷(P):磷的加入可以增加钢的冷脆性,但适量的磷可以提高钢的强度和硬度。
5.硫(S):硫的加入可以提高切削性能和加工性能,但会降低钢的韧性。
6.铬(Cr):铬的加入可以提高钢的抗热腐蚀性能和抗氧化能力。
7.镍(Ni):镍的加入可以提高钢的强度、韧性和耐腐蚀性能。
8.钼(Mo):钼的加入可以提高钢的硬度、强度和耐磨性。
9.钒(V):钒的加入可以提高钢的强度、耐磨性和抗冲击性。
10.钛(Ti):钛的加入可以提高钢的强度、韧性和耐腐蚀性能。
11.铝(Al):铝的加入可以提高钢的强度、硬度和抗腐蚀性能。
12.铜(Cu):铜的加入可以提高钢的强度、硬度和导热性能。
13.铌(Nb):铌的加入可以提高钢的强度、耐磨性和抗腐蚀性能。
14.稀土元素(RE):稀土元素的加入可以改善钢的热处理性能和强度。
15.钒(V):铌的加入可以增加钢的硬度、强度和韧性。
16.硼(B):硼的加入可以提高钢的韧性、强度和耐磨性。
17.锡(Sn):锡的加入可以提高钢的耐腐蚀性和强度。
18.磷(P):磷的加入可以增加钢的脆性和韧性。
这些合金元素的加入可以根据特定的要求来调整钢的性能,例如提高强度、硬度、韧性、耐腐蚀性能、磨损性能和抗冲击性等。
然而,合金化也会引入一些问题,例如增加成本、降低可焊性和提高加工难度等。
因此,在设计和选择合金钢时需要综合考虑各种因素。
为您揭秘18种化学元素对钢铁的性能影响
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為您揭秘18種化學元素對鋼鐵的性能影響我們大家都知道,化學元素與部分金屬接觸的話,會有不同層次的化學反應。
那麼今天就由中國廢鋼交易網來給大家介紹下,當鋼鐵遇到各類化學元素後,會對其性能有何種影響呢?1、碳(C):鋼中含碳量增加,屈服點和抗拉強度升高,但塑性和衝擊性降低,當碳量0.23%超過時,鋼的焊接性能變壞,因此用於焊接的低合金結構鋼,含碳量一般不超過0.20%。
碳量高還會降低鋼的耐大氣腐蝕能力,在露天料場的高碳鋼就易鏽蝕;此外,碳能增加鋼的冷脆性和時效敏感性。
2、矽(Si):在煉鋼過程中加矽作為還原劑和脫氧劑,所以鎮靜鋼含有0.15-0.30%的矽。
如果鋼中含矽量超過0.50-0.60%,矽就算合金元素。
矽能顯著提高鋼的彈性極限,屈服點和抗拉強度,故廣泛用於作彈簧鋼。
在調質結構鋼中加入1.0-1.2%的矽,強度可提高15-20%。
矽和鉬、鎢、鉻等結合,有提高抗腐蝕性和抗氧化的作用,可製造耐熱鋼。
含矽1-4%的低碳鋼,具有極高的導磁率,用於電器工業做矽鋼片。
矽量增加,會降低鋼的焊接性能。
3、錳(Mn):在煉鋼過程中,錳是良好的脫氧劑和脫硫劑,一般鋼中含錳0.30-0.50%。
在碳素鋼中加入0.70%以上時就算“錳鋼”,較一般鋼量的鋼不但有足夠的韌性,且有較高的強度和硬度,提高鋼的淬性,改善鋼的熱加工性能,如16Mn 鋼比A3屈服點高40%。
含錳11-14%的鋼有極高的耐磨性,用於挖土機鏟鬥,球磨機襯板等。
錳量增高,減弱鋼的抗腐蝕能力,降低焊接性能。
4、磷(P):在一般情況下,磷是鋼中有害元素,增加鋼的冷脆性,使焊接性能變壞,降低塑性,使冷彎性能變壞。
因此通常要求鋼中含磷量小於0.045%,優質鋼要求更低些。
5、硫(S):硫在通常情況下也是有害元素。
使鋼產生熱脆性,降低鋼的延展性和韌性,在鍛造和軋製時造成裂紋。
硫對焊接性能也不利,降低耐腐蝕性。
所以通常要求硫含量小於0.055%,優質鋼要求小於0.040%。
合金元素对钢的性能影响
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合金元素对钢的影响合金元素在钢中的存在形式:溶入铁素体、奥氏体和马氏体中,以固溶体的溶质形式存在形成强化相,如溶入渗碳体形成合金渗碳体,形成特殊碳化物或者金属间化合物形成非金属夹杂,如合金元素与O、N、S形成氧化物、氮化物和硫化物有些元素如Pb、Ag等游离态存在。
一、合金元素与铁的相互作用1 扩大奥氏体区的元素(奥氏体形成元素)使A4点上升,A3点下降,导致奥氏体稳定区域扩大无限扩大奥氏体区的元素:Ni, Mn, Co有限扩大奥氏体区的元素:C, Cu, N2. 缩小奥氏体区的元素(铁素体形成元素)使A4点下降,A3点上升,导致奥氏体稳定区域缩小完全封闭奥氏体区的元素:Cr, Ti, V, W, Mo, Al, Si缩小奥氏体区,但不使之封闭的元素:B, Nb, Zr二、合金元素与碳的相互作用1. 非碳化物形成元素主要包括:B, N, Ni, Cu, Co, Al, Si等它们不能与碳元素形成化合物,但可以固溶于铁中形成固溶体这些元素都位于元素周期表中铁元素的右边2. 碳化物形成元素主要包括Ti, Zr, Nb, V, W, Mo, Cr, Mn, Fe这些元素都位于元素周期表中铁元素的左边它们都可与碳元素形成化合物,但形成的碳化物的性质差别很大 Fe-C相图是研究钢中相变和对碳钢进行热处理时选择加热温度的依据,因此有必要先了解合金元素对Fe-C相图的影响。
钢中有三个基本的相变过程:加热时奥氏体的形成、冷却时过冷奥氏体的分解以及淬火马氏体回火时的转变。
合金元素对钢加热时奥氏体形成过程的影响合金元素对减小奥氏体晶粒长大倾向的作用也各不相同。
Ti、V、Zr、Nb等强碳化物形成元素强烈阻碍奥氏体晶粒长大,细化晶粒。
W、Mo、Cr阻止奥氏体晶粒长大的作用中等。
非碳化物形成元素Ni、Si、Cu、Co等阻止奥氏体晶粒长大的作用轻微。
Mn、P有助于奥氏体晶粒的长大。
合金元素对过冷奥氏体分解过程的影响几乎所有的合金元素(除Co)外都使C-曲线向右移动,即减慢珠光体类型转变产物的形成速度。
各种合金元素对钢性能的影响(共18种元素)
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各种合金元素对钢性能的影响(共18种元素)各种合金元素对钢性能的影响1、Al(1)Al当钢中其含量小于3~5%时,是一有益的元素。
其作用是:高的抗氧化性和电阻。
①作为强烈脱氧剂加进的Al,可生成高度细碎的、超显微的氧化物,分散于钢体积中。
因而可阻止钢加热时的晶粒长大(含Al<10%,在加热<1200℃才有细化作用,否则其作用甚小)和改善钢的淬透性。
所以这些氧化物成为结晶的中心,而在钢冷却时又对A体分解起促进作用。
作为合金元素,有助于钢的氮化,因而可提高钢的热稳定性。
所以AlN本身在加热时具有高稳定性,①与②都有利于减弱钢的过热倾向。
③可改善钢的抗氧化性,考虑②和③,④能提高钢的电阻,与Cr共同用于制造高电阻铬铝合金:如Cr13Al4、1Cr17Al5、1Cr25 Al5。
Al使电阻增高的程度比Cr还高的多。
在Cr钢中加Al,会粗晶易脆,所以其量一般不超过5%,个别才有8~9%。
⑤对硅钢而言,Al可减少α铁心损失,降低磁感强度,与氧结合可减弱磁时效现象,但Al 的氧化物会使磁性变坏。
Al(>0.5%)也会使硅钢变脆。
(2)Al的不良影响①促进钢的石墨化,减少合金相中的碳溶浓度,所以硬度、强度降低。
②加速脱碳当Al含量增加至3~5%时,8~9%将会大大地促进钢锭的柱状结晶过程。
因此而大大增加钢的机械热加工的困难,也使钢极易脱碳。
(其热加工之所以困难是因为该合金钢锭具有粗晶结构,且其晶体的解理极弱,所以导热性低,加热时容易出现大的温度差而锻裂,甚至钢锭的去皮加工都会使其晶界氧化而破坏。
此外,它在800℃以上的高温长时间停置也极易变脆。
一般合金钢中含Al量:合金结构钢: Al=0.4~1.1% (38CrAlA、38CrMoAlA、38CrWVAlA等)耐热不起皮钢:Al=1.1~4.5% (Cr13SiAl、Cr24Al2Si、Cr17Al4Si等)电热合金: Al=3.5~6.5% (Cr13Al4、1Cr17Al5、Cr8Al5、0Cr17Al5等)甚至Al=8% Cr7Al7:考虑电热合金受荷不大,虽有脆性,仍可使用。
18种元素在钢中的作用
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0.25%Ni=l~4.5%调质钢:含C=0. 35~0. 55%Ni=l~L 75%不锈钢:含Ni<2% M体不锈钢,含Ni=8~18% A体不锈钢。
含Ni=2~8% M-P体类不锈钢。
耐热不起皮钢:含Ni达9~36%,属A体钢。
磁钢:含Ni<25% 的(Ni25、Ni9Mn9等)为弱磁性钢,用930~1000°C淬火能很好不被磁化,可用于制机器,仪表等不应被磁化零件(电机环、指南针盒、电阻等)。
含Ni=25~30%的是陈化磁性钢,它具有非常高的磁性,当残余磁感应为5000~7500高斯时,矫顽磁力可达500~700奥斯特甚至1000, 但它具有高的脆性(和硬度),所以多做铸造磁铁。
含Ni=35~37%的是恒范合金(不变合金)Ni=42~44%的是类粕合金。
含Ni=50~80%的是高导磁率的合金,(但要很纯,才能发挥作用)& w t! M+@6 r3 f' S: N'■15、Cre) ?9 [2 D! f t p. d% ∣ (1)辂的有益作用:具有许多有价值的性能: 高硬度、高强度、屈服点、高的耐磨性而对塑性、韧性影响又不大,高的抗氧化性,耐蚀性,还能提高电阻和导磁率等等。
l)Cr是中等碳化物形成元素,在所有各种碳化物中,辂碳化物是最细小的一种,它可均匀地分布在钢体积中,所以具有高的强度、硬度、屈服点和高的耐磨性。
由于它能使组织细化而又均分布,所以塑性、韧性也好,这对工具钢尤有价值。
2)Cr的碳化物也较难溶解,在短时间加热下有阻碍晶粒长大作用,长时间渗碳还会粗晶。
所以可减小过热敏感效应。
3)Cr可使A体分解速度减缓,降低淬火时的临界冷却速度,因而有助于M体形成和提高M体的稳定性,所以Cr钢均有优良的淬透性,且淬火变形较小。
注意:Cr是铁素体形成元素,缩小γ区,所以在没A体化元素存在时,高Cr钢将呈铁素体组织。
4) Cr与W或M。
结合,能使淬火钢中残余奥氏体增加,而有助于获得需要粉碎程度的碳化物相。
18种元素对钢材性能的影响
![18种元素对钢材性能的影响](https://img.taocdn.com/s3/m/bea72c4bba68a98271fe910ef12d2af90242a8cc.png)
18种元素对钢材性能的影响钢材是一种由铁和一些其他元素组成的合金材料,这些其他元素会对钢材的性能产生重要影响。
以下是18种常见元素对钢材性能的影响。
1.碳(C):碳是钢材最重要的合金元素之一,可以增加钢材的硬度和强度。
高碳钢通常具有更高的抗拉强度,但也更加脆性。
2.硅(Si):硅常用于脱氧剂,可以改善钢材的热加工性能。
合适的硅含量可以减少钢材的气泡产生。
3.磷(P):磷可以改善钢材的切削性能,但在高温下会降低钢材的高温强度和韧性。
4.硫(S):硫可以增加钢材的切削性能,并且有助于改善钢的可加工性。
但高硫含量会导致脆性增加。
5.锰(Mn):锰常用于钢材的合金化剂,可以增加钢材的强度和韧性。
适量的锰含量有助于提高冷加工性能。
6.铬(Cr):铬可以增加钢材的抗腐蚀性能和磨损抗性。
合适的铬含量还可以提高钢材的硬度和强度。
7.镍(Ni):镍可以提高钢材的抗腐蚀性,并且有助于改善钢材的耐高温性能。
8.钼(Mo):钼可以增加钢材的强度和硬度,特别是在高温下具有很好的稳定性。
钼还可以提高钢材的耐腐蚀性。
9.铜(Cu):铜可以提高钢材的强度和硬度,并且有助于改善钢材的抗腐蚀性能。
10.铝(Al):铝可以在钢材中形成氧化层,提高钢材的抗腐蚀性能。
铝还可以降低钢材的密度,并且有助于改善钢材的可加工性。
11.钛(Ti):钛可以提高钢材的抗腐蚀性能,并且有助于改善钢材的强度和硬度。
12.硼(B):硼可以提高钢材的硬度和耐磨性。
适量的硼含量还可以提高钢材的可焊性。
13.氮(N):氮可以提高钢材的强度和硬度,同时改善钢材的耐磨性和抗腐蚀性。
14.铌(Nb):铌可以改善钢材的结晶细化,提高钢材的强度和韧性。
15.钒(V):钒可以提高钢材的强度和硬度,并且有助于改善钢材的耐热性。
16.铁(Fe):铁是钢材的主要成分,对钢材的性能起着决定性的影响。
17.砷(As):砷可以作为钢材的脱氧剂和结晶细化剂,提高钢材的强度和硬度。
18.钠(Na):钠可以改善钢材的压力加工性能,并且有助于提高钢材的硬度和韧性。
各种元素对钢性能的影响(共18种元素)
![各种元素对钢性能的影响(共18种元素)](https://img.taocdn.com/s3/m/397bd9a9c77da26925c5b0d6.png)
当Al含量增加至3~5%时,8~9%将会大大地促进钢锭的柱状结晶过程。
因此而大大增加钢的机械热加工的困难,也使钢极易脱碳。
(其热加工之所以困难是因为该合金钢锭具有粗晶结构,且其晶体的解理极弱,所以导热性低,加热时容易出现大的温度差而锻裂,甚至钢锭的去皮加工都会使其晶界氧化而破坏。
此外,它在800℃以上的高温长时间停臵也极易变脆。
一般合金钢中含Al量:合金结构钢:Al=0.4~1.1% (38CrAlA、38CrMoAlA、38CrWVAlA等)耐热不起皮钢:Al=1.1~4.5% (Cr13SiAl、Cr24Al2Si、Cr17Al4Si 等)电热合金: Al=3.5~6.5% (Cr13Al4、1Cr17Al5、Cr8Al5、0Cr17Al5等)甚至Al=8% Cr7Al7:考虑电热合金受荷不大,虽有脆性,仍可使用。
2、Si(1)一般合金钢中的Si含量不会高于3.5%,更多时(4.8~6.5%)将使钢具有很高的脆性。
Si的有益作用:高的热强性和弹性极限,高的导磁率,涡流损失少。
①象Al、Cr一样,其氧化物均是尖晶石类型的组织。
其晶格常数与α-Fe、γ-Fe区别小。
因为其氧化物与金属分界处的晶胞之间就紧密而强固地结合在一起,氧化皮紧密地被贴在金属上,甚至在高温下也不剥落。
所以它具有很强的抗氧化性和耐热性能,而被加入耐热钢。
②有利于提高钢的弹性极限,在中碳钢中加入1~2%的Si,调质中σb 将增15~20%,而Aku也提高了,还提高了σs和δ。
③利于促进钢中石墨化而用于炼制石墨钢。
此钢可制轴承,甚至作为工具钢代替,制冲头,拉模、弯曲模等。
④脱氧能力较强,是炼钢常用的脱氧剂,故一般钢中均含Si,其量≤0.5%。
⑤硅可减小晶体的各向异性,使磁化容易,使磁阻减小,它还可减轻钢中其他杂质对磁场磁感的危害(使%C石墨化,脱氧,与N形成氢化硅等)。
所以可大大减少涡流损失。
由于硅的脆性,目前高硅钢片硅含量规定为低于4.5%,最多只为4.8%,正在研究提高至6.5%。
合金元素对钢性能的影响
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1、硅(Si)是钢中常见元素之一,在炼钢过程中用作还原剂和脱氧剂。
所以钢中常含有0.20%〜0.30 %的硅。
如果钢中硅含量超过0.50 %〜0.60 %时,硅就算作特殊的合金元素,这种钢就称为“硅钢。
硅能显著提高钢的弹性极限、屈服强度和抗拉强度,故可广泛用于制造重负的弹簧钢。
在凋质结构钢中,硅不仅能增加钢的淬透性,还增加钢淬火后的抗回火性。
因此,常被用作调质结构钢的合金元素,并可用于制造承受重负荷的较大截面零件的无镍铬、高强度、高韧性的高级调质钢。
硅和其他合金元素如钼、钨、铬等结合,有提高钢抗腐蚀和抗高温氧化的作用,可用于制造无镍低铬的不锈耐热钢。
含硅1.0%〜4.5%低碳和超低碳钢,具有极高的导磁率,可做电气制造业中的硅钢片。
在热处理时硅易于促使石墨化、产生脱碳现象,故在弹簧中,常加入钨、钒、铬等元素来加以防止。
也用于制造耐磨的石墨钢或模具钢。
但钢中含硅量较高时,在焊接时喷溅较严重,有损焊缝质量,并易导至冷脆,会增加镀锌时锌对铁的破坏作用。
2、锰(Mn)是良好的脱氧剂和脱硫剂。
因此,钢中含0.30%〜0.50%的锰是经常的。
在碳素钢中加入0.7%〜1.8%或以上的锰时,就算是特殊钢“锰钢”了。
这种含锰量较高的碳素钢的力学性能,要比一般含锰量的好得多,不但有足够的韧性(在适当的热处理条件之下),且有较高的强度和硬度,能提高钢的淬透性,改善钢的热加工性能。
故在低合金结构钢中,含锰钢种发展十分迅速。
利用锰和硫化合所生成的硫化锰(MnS)夹杂,有使切屑易于碎断的作用。
所以在钢中可加适量的锰和硫来生产易切削钢。
此外,锰在合金结构钢、弹簧钢、轴承钢,工具钢、耐磨钢、无磁钢、不锈钢、耐热钢中,也获得广泛的应用。
但锰能使钢的抗腐蚀能减弱,对钢的焊接性能也有不利的影响。
3、镍(Ni)能使钢强化,改善钢的低温性能,特别是韧性,还可以提高钢的淬透性。
镍钢的抗锈性也很强,具有较高的对酸、碱和海水的耐腐蚀能力,但在高温高压下对氧介质的抗腐蚀能力无明显效果,反会造成脱碳促使钢腐蚀破裂。
合金元素对钢的影响和作用
![合金元素对钢的影响和作用](https://img.taocdn.com/s3/m/abf3cbd96aec0975f46527d3240c844769eaa0af.png)
合金元素对钢的影响和作用合金是由两种或以上的金属元素混合而成的物质。
在钢的生产中加入合金元素可以改变钢的性质和性能,增强钢的力学性能、耐磨性和耐腐蚀性。
下面将介绍一些常见的合金元素对钢的影响和作用。
1.碳(C):是钢中最常见的合金元素。
加入适量的碳可以提高钢的硬度和强度,但会降低钢的韧性。
碳还可以加快钢的回火硬化速度,改善钢的切削性能。
2.铬(Cr):主要用于不锈钢中。
铬可以提高钢的耐腐蚀性能,形成一层致密的氧化铬膜,起到隔绝氧气和水的作用。
当铬含量超过12%时,钢就具有不锈钢的性能。
3.镍(Ni):加入镍可以提高钢的韧性和强度,并提高钢的耐腐蚀性。
镍还能使钢具有良好的低温韧性,常用于制造低温容器和管道。
4.钼(Mo):可以提高钢的硬度和强度,抗拉强度和屈服强度增加。
钼还可以提高钢的耐热性,提高钢在高温环境下的稳定性。
5.锰(Mn):加入锰可以提高钢的硬度和韧性,并使钢能够更好地耐磨。
6.钛(Ti):可以形成钛碳化物,提高钢的硬度和强度。
钛还可以改善钢的焊接性能和耐腐蚀性。
7.钒(V):能提高钢的硬度和屈服强度,抑制晶界的生长,提高钢的耐热性和耐磨性。
8.铌(Nb):加入铌可以提高钢的强度和韧性,改善焊接性能和耐热性。
9.磷(P)和硫(S):通常被视为有害元素,因为它们会降低钢的韧性和强度。
但是,在一些特殊情况下,可以适量添加磷和硫来提高钢的切削性能。
合金元素的选择和使用需要根据钢的具体用途和要求进行,不同的合金元素有不同的作用和影响。
对于特殊要求的钢材,还可以采用复合合金化的方法,同时加入多种合金元素来达到更好的性能。
合金化是钢材工业中常用的一种改善和增强钢材性能的重要方法。
合金元素对钢的影响
![合金元素对钢的影响](https://img.taocdn.com/s3/m/3853639f250c844769eae009581b6bd97f19bcd2.png)
合金元素对钢的影响一、提高钢的强度和硬度:1.碳(C):是钢中最主要的合金元素之一、通过控制钢中碳的含量,可以显著提高钢的硬度和强度。
低碳钢具有较高的可塑性和可焊性,高碳钢具有较高的硬度和强度,但韧性较低。
2.钼(Mo):加入适量的钼可以使钢的硬度、强度和韧性显著提高,尤其适用于高温环境下的应用。
3.铬(Cr):加入适量的铬可以形成Cr2O3保护膜,提高钢的耐蚀性和耐磨性,同时还可以提高钢的硬度和强度。
二、改善钢的可焊性:1.钼(Mo):适量的钼可以改善钢的可焊性,减少焊接时的裂纹和损伤。
2.硼(B):适量的硼可以提高钢的可焊性,降低焊接时的裂纹敏感性。
三、提高钢的耐蚀性:1.铬(Cr):铬是最常用的增加钢的耐蚀性的合金元素。
铬可以与氧气结合形成Cr2O3保护膜,阻碍钢与环境中的氧气和水发生反应,从而减少钢的腐蚀。
2.镍(Ni):适量的镍可以提高钢的耐腐蚀性,特别是对酸和盐腐蚀有明显的改善作用。
四、改善钢的耐磨性:1.钒(V):适量的钒可以提高钢的耐磨性和硬度,尤其适用于制造高速切削工具和耐磨零件。
2.锰(Mn):适量的锰可以提高钢的耐磨性和硬度,尤其适用于制造耐磨零件。
五、改善钢的热处理性:1.钼(Mo):钼可以提高钢的热处理稳定性,减少热处理过程中的晶粒长大和变形。
2.钒(V):适量的钒可以改善钢的淬透性,使钢具有更好的淬透性和耐淬性。
综上所述,合金元素对钢的影响是多方面的。
通过合理地控制和添加合金元素,可以改善钢的性能,提高其强度、硬度、耐磨性、耐蚀性,同时还可以改善钢的可焊性和热处理性。
合金元素对钢的性能影响
![合金元素对钢的性能影响](https://img.taocdn.com/s3/m/005c005c31b765ce05081477.png)
合金元素对钢的影响合金元素在钢中的存在形式:溶入铁素体、奥氏体和马氏体中,以固溶体的溶质形式存在形成强化相,如溶入渗碳体形成合金渗碳体,形成特殊碳化物或者金属间化合物形成非金属夹杂,如合金元素与O、N、S形成氧化物、氮化物和硫化物有些元素如Pb、Ag等游离态存在。
一、合金元素与铁的相互作用1 扩大奥氏体区的元素(奥氏体形成元素)使A4点上升,A3点下降,导致奥氏体稳定区域扩大无限扩大奥氏体区的元素:Ni, Mn, Co有限扩大奥氏体区的元素:C, Cu, N2. 缩小奥氏体区的元素(铁素体形成元素)使A4点下降,A3点上升,导致奥氏体稳定区域缩小完全封闭奥氏体区的元素:Cr, Ti, V, W, Mo, Al, Si缩小奥氏体区,但不使之封闭的元素:B, Nb, Zr二、合金元素与碳的相互作用1. 非碳化物形成元素主要包括:B, N, Ni, Cu, Co, Al, Si等它们不能与碳元素形成化合物,但可以固溶于铁中形成固溶体这些元素都位于元素周期表中铁元素的右边2. 碳化物形成元素主要包括Ti, Zr, Nb, V, W, Mo, Cr, Mn, Fe这些元素都位于元素周期表中铁元素的左边它们都可与碳元素形成化合物,但形成的碳化物的性质差别很大 Fe-C相图是研究钢中相变和对碳钢进行热处理时选择加热温度的依据,因此有必要先了解合金元素对Fe-C相图的影响。
钢中有三个基本的相变过程:加热时奥氏体的形成、冷却时过冷奥氏体的分解以及淬火马氏体回火时的转变。
合金元素对钢加热时奥氏体形成过程的影响合金元素对减小奥氏体晶粒长大倾向的作用也各不相同。
Ti、V、Zr、Nb等强碳化物形成元素强烈阻碍奥氏体晶粒长大,细化晶粒。
W、Mo、Cr阻止奥氏体晶粒长大的作用中等。
非碳化物形成元素Ni、Si、Cu、Co等阻止奥氏体晶粒长大的作用轻微。
Mn、P有助于奥氏体晶粒的长大。
合金元素对过冷奥氏体分解过程的影响几乎所有的合金元素(除Co)外都使C-曲线向右移动,即减慢珠光体类型转变产物的形成速度。
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18种合金元素对钢性能的影响热加工行业论坛's Archiver热加工行业论坛 »◆铸造基础知识◆ »各种合金元素对钢性能的影响(共18种元素)各种合金元素对钢性能的影响(共18种元素)1、Al(1)Al当钢中其含量小于3~5%时,是一有益的元素。
其作用是:高的抗氧化性和电阻。
①作为强烈脱氧剂加进的Al,可生成高度细碎的、超显微的氧化物,分散于钢体积中。
因而可阻止钢加热时的晶粒长大(含Al<10%,在加热<1200℃才有细化作用,否则其作用甚小)和改善钢的淬透性。
所以这些氧化物成为结晶的中心,而在钢冷却时又对A体分解起促进作用。
作为合金元素,有助于钢的氮化,因而可提高钢的热稳定性。
所以AlN本身在加热时具有高稳定性,①与②都有利于减弱钢的过热倾向。
③可改善钢的抗氧化性,考虑②和③,④能提高钢的电阻,与Cr共同用于制造高电阻铬铝合金:如Cr13Al4、1Cr17Al5、1Cr25Al5。
Al使电阻增高的程度比Cr还高的多。
在Cr钢中加Al,会粗晶易脆,所以其量一般不超过5%,个别才有8~9%。
⑤对硅钢而言,Al可减少α铁心损失,降低磁感强度,与氧结合可减弱磁时效现象,但Al的氧化物会使磁性变坏。
Al(>0.5%)也会使硅钢变脆。
(2)Al的不良影响①促进钢的石墨化,减少合金相中的碳溶浓度,所以硬度、强度降低。
②加速脱碳当Al含量增加至3~5%时,8~9%将会大大地促进钢锭的柱状结晶过程。
因此而大大增加钢的机械热加工的困难,也使钢极易脱碳。
(其热加工之所以困难是因为该合金钢锭具有粗晶结构,且其晶体的解理极弱,所以导热性低,加热时容易出现大的温度差而锻裂,甚至钢锭的去皮加工都会使其晶界氧化而破坏。
此外,它在800℃以上的高温长时间停置也极易变脆。
一般合金钢中含Al量:合金结构钢: Al=0.4~1.1% (38CrAlA、38CrMoAlA、38CrWVAlA等)耐热不起皮钢:Al=1.1~4.5% (Cr13SiAl、Cr24Al2Si、Cr17Al4Si等)电热合金: Al=3.5~6.5% (Cr13Al4、1Cr17Al5、Cr8Al5、0Cr17Al5等)甚至Al=8% Cr7Al7:考虑电热合金受荷不大,虽有脆性,仍可使用。
2、Si(1)一般合金钢中的Si含量不会高于3.5%,更多时(4.8~6.5%)将使钢具有很高的脆性。
Si的有益作用:高的热强性和弹性极限,高的导磁率,涡流损失少。
①象Al、Cr一样,其氧化物均是尖晶石类型的组织。
其晶格常数与α-Fe、γ-Fe区别小。
因为其氧化物与金属分界处的晶胞之间就紧密而强固地结合在一起,氧化皮紧密地被贴在金属上,甚至在高温下也不剥落。
所以它具有很强的抗氧化性和耐热性能,而被加入耐热钢。
②有利于提高钢的弹性极限,在中碳钢中加入1~2%的Si,调质中σb将增15~20%,而Aku也提高了,还提高了σs和δ。
③利于促进钢中石墨化而用于炼制石墨钢。
此钢可制轴承,甚至作为工具钢代替,制冲头,拉模、弯曲模等。
④脱氧能力较强,是炼钢常用的脱氧剂,故一般钢中均含Si,其量≤0.5%。
⑤硅可减小晶体的各向异性,使磁化容易,使磁阻减小,它还可减轻钢中其他杂质对磁场磁感的危害(使%C石墨化,脱氧,与N形成氢化硅等)。
所以可大大减少涡流损失。
由于硅的脆性,目前高硅钢片硅含量规定为低于4.5%,最多只为4.8%,正在研究提高至6.5%。
⑥硅可显著地减慢回火马氏体在低温(200℃)时的分解速度。
(在较高温度即400~500℃则作用并不显著)Si是铁素体形成元素,多加Si会使A-α转化。
(2)Si的不良影响①促使石墨化,促进脱碳(它是阻止碳化物形成的一种元素),含Si钢一般不作渗碳。
②促进回火脆性的发展,使塑性降低。
Si对冲击韧性和韧性的温度储量的影响不是等值的。
当Si=1~1.5%时作用尚良好。
Si=2.5~3%时则影响不良,含Si=2~2.5%,则难以锻造。
当Si≤2.3%时,矽铬钢对回火脆性的敏感性还很低,但对当Si=2.5~3.5%时,对回火脆性和敏感性就高。
用这种钢必须采取韧性处理(回火后在水中浸渍,锻时用少韧处理),而当Si>3.5%时,甚至持用韧性处理也已不能消除矽铬钢的脆性。
(不过,Mo的加入可使其脆性稍许改善),SI=4%时,室温下即可能脆裂。
③对碳素工具钢,Si含量上升时,将降低其淬透性等级。
一般结构钢中均不宜加Si,对于高速钢,不大于0.4%。
④由于硅的存在,使钢中增碳困难,并使渗碳速度降低,所以此类钢多不作渗碳处理。
⑤硅锰结合,Mn可下降,因为Si引起的脱碳,Si有微弱的抑制晶粒长大的作用,可稍下降,Mn引起的调质粗晶,有相互改善作用,但易生白点,应注意冶炼时原材料的干燥烘烤。
⑥硅在钢中还常以Fe、Mn的硅酸盐类夹杂物而存在,均会降低钢的各种性能,塑性比硫化物低。
这类夹杂物透光度很高,而反光度则低,故显微镜下常呈灰黑色。
(3)一般合金钢中Si含量:一般碳钢:Si<0.5%合金结构钢: Si =0.9~1.6% (27SiMn、40CrSi、20CrMnSi、35CrMnSiA等)弹簧钢: Si =1.5~2% (55Si2Mn、60Cr2Mn等)轴承钢: Si =0.4~0.7% (GCr9SiMn、GCr15SiMn、GCr6SiMn等)工具钢: Si =0.65~1.8% (SiMn、9SiCr、5SiMnMoV、6SiMoV等)耐热钢: Si =1~4.3% (Cr17Al4Si、Cr20Si3、4Cr9Si2、4Cr3Si4等)电机硅钢片: Si =0.8~1.8% 、1.8~2.8%、2.8~3.8%、3.8~4.8%为低、中、较高、高级硅钢片3、Mn(1)锰的有益作用是高的强度和耐磨性),淬透、渗碳、冷工硬化。
14%(高耐磨钢),17~19%(护环钢)①作为炼钢的脱氧剂用,因为一般钢中均含Mn,其量≤0.7%。
② Mn和S作用抵消S对铁的红脆影响。
③ Mn对各类钢的作用是:珠光体Mn钢:可提高其强度和耐磨性,塑性亦不错。
所以它能细化珠光体组织。
(对含碳量较高的钢,Mn↑,塑性稍有降低。
对低碳钢则含Mn↑,而韧性↑。
奥氏体Mn钢:有足够高的塑性和很高的耐磨性。
所以Mn能增加奥氏体的稳定性,扩大γ相区得奥氏体。
降低淬火时的临界冷却速度。
降低钢的临界点(A1和A3)同碳量碳素钢低25~30℃,所以可提高钢的淬透性,淬火时的变形也比较小,因此适于制大截面和复杂的零件。
Mn=5%时,Mn降至0℃。
马氏体Mn钢:易使之发脆、淬裂。
Mn易溶于铁素体内,形成弱碳化物其稳定性不强。
所以加热过程中极易完全溶入奥氏休中,加之其临界点又低,所以晶粒极易粗化、极易淬裂,为此应严格控制淬火加热温度和保温时间,一般均以油淬或流动空气中冷却为宜,只有形状简单件才好用水淬。
调质钢:将降低其塑性(回火脆性影响)。
渗碳钢:Mn的存在能促进渗碳作用,所以能大大提高钢的表面硬度与耐磨性,尤其可贵的是在渗碳时表面软点较少,也不改变过分增碳的倾向。
(渗碳后的锰钢,在最后淬火前,应进行一次正火或退火处理,以消除因长时间渗碳造成的心部过热)。
结构钢:将促使其回火脆性增强。
工具钢:加入约1%Mn,可减少淬火时的体积变形,这对于精密工具和长形工具来说有重要的意义。
(如CrMn、CrWMn钢等)。
④ Mn可改善钢的焊接性和低温性能,还可减慢钢的脱碳作用。
⑤ Mn量中还可适当改善钢的切削性能。
⑥对某些钢,Mn的作用可代Ni,能扩大γ相区得奥氏体,如模具钢(增强淬透性)、奥氏体钢等。
⑦高锰钢对冷工硬化敏感,可提高钢的强度和耐磨性。
(Mn=10~14%,而C=1~1.4%)⑧铬锰奥氏体钢的热强性很好,甚至可超过Cr、Ni钢,加4%Cr、Ni红热耐磨性更好。
Mn价廉。
(2)锰的不良影响是:①增加钢的过热敏感性(粗晶):这是由于含Mn渗碳体的稳定性不强,在加热过程中很容易完全溶于奥氏体中。
加之,Mn钢的临界点亦较低,所以就易粗晶了。
为此锻造和热处理加热都要严格控制加热温度和保温时间。
所有合金元素中,Mn是不能减低奥氏体晶粒长大倾向的元素,相反引起粗晶。
②增强钢对白点的敏感性,故要缓冷。
(含C>0.3%时影响即较大)③增强回火脆性,且易形成带状和纤维组织。
故纵、横向性能差较大(Mn>2.4% 延伸率↓↓)④高锰钢熔点低(Mn13~14%,T熔1350~1400℃)平均线膨胀系数大(相当于钢类矽钢的1.9倍),导热系数小(约为同类矽钢的1/3~1/4),热加工稍难。
⑤高锰钢在冷速不够时,易生成块状碳化物沿晶界析出,使钢变脆,采用水淬速冷时,可使碳化物来不及析出,得到均匀奥氏体组织,性能改善。
但因为含Mn量高,导热性差,速冷则温差应力大而易淬裂,所以淬火次数不宜多。
(3)含Mn钢的分类①碳钢:a、正常含Mn量碳钢Mn=0.25~0.8%B、较高含Mn量碳钢Mn=0.7~1.0%及0.9~1.2%②锰钢:Mn=1.1~1.8%少数~2.4%③高锰钢:Mn=13~14%(C=1.0~1.3%)注:Mn<1.2%为炼钢脱氧及稍许改变钢性能,作一般矽钢。
Mn=1.1~1.8%或2.4%为具高塑性、耐磨性,强度而被采用。
Mn=2.4~13%为粗晶极脆而不可用。
Mn=13~14%为冷工硬化而成为高耐磨钢。
4、Ni(1)镍的有益作用是:高的强度、高的韧性和良好的淬透性、高电阻、高的耐腐蚀性。
①一方面既强烈提高钢的强度,另方面又始终使铁的韧性保持极高的水平。
其变脆温度则极低。
(当镍<0.3%时,其变脆温度即达-100℃以下,当Ni量增高时,约4~5%,其变脆温度竞可降至-180℃。
所以能同时提高淬火结构钢的强度和塑性。
含Ni=3.5%,无Cr钢可空淬,含Ni=8%的Cr钢在很小冷速下也可转变为M体。
② Ni的晶格常数与γ-铁相近,所以可成连续固溶体。
这就有利于提高钢的淬硬性,Ni可降低临界点并增加奥氏体的稳定性,所以其淬火温度可降低,淬透性好。
一般大断面的厚重伯都用加Ni钢。
当它同Cr、W或Cr、Mo结合的时候,淬透性尤可增高。
镍钼钢还具有很高的疲劳极限。
(Ni钢有良好的耐热疲劳性,工作在冷热反复。
σ、αk高)③在不锈钢中用Ni,是为了使钢具有均匀的A体组织,以改善耐蚀性。
④有Ni钢一般不易过热,所以它可阻止高温时晶粒的增长,仍可保持细晶粒组织。
⑤含Ni量相当高的钢,其热膨胀系数很小而用作不变钢(Ni36%)和代用白金(Ni42%)。
⑥含Ni更高时,与Cr结合作高电阻合金(Cr15Ni60、Cr20Ni80)。
⑦ Ni和V一样,对脱碳过程没有影响。
Ni本身不是有效的抗氧化学元素,所以很少单独用作不锈钢的合金元素,但对浓苛性碱有好的作用。
⑨ Ni可提高A体钢的蠕变抗力,但还一定值作用则减弱,须加入别的合金元素,通过固溶强化或沉淀硬化的途径来解决。