材料中的化学元素对热处理的影响
钨和硼元素对G115新型马氏体耐热钢组织与性能的影响
钨和硼元素对G115新型马氏体耐热钢组织与性能的影响本文通过对G115新型马氏体耐热钢中添加不同含量的钨和硼元素，探究了它们对钢组织和性能的影响。
结果表明，当添加2.5%钨和0.03%硼时，G115钢的拉伸强度和断裂韧性达到最优，分别为932 MPa和46 J/cm2。
在高温下，添加了钨和硼元素的G115钢表现出更好的耐热性能。
关键词：G115新型马氏体耐热钢；钨元素；硼元素；组织性能；耐热性能引言随着高温冶金、化工、电力等行业的进步，对耐高温、耐腐蚀性能的钢材需求日益增加。
G115新型马氏体耐热钢是一种新型高温材料，可用于高温环境下的各种要求高强度和高韧性的零部件制造。
钨和硼元素作为合金化元素，可显著改善钢材的力学性能和耐热性能。
本文将探究添加不同含量的钨和硼元素对G115新型马氏体耐热钢的组织和性能的影响。
试验方法选用工业纯度的钨和硼粉末，配制不同含量的合金，将其与G115钢进行熔炼。
接受扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)观察样品显微组织，测量拉伸、冲击和硬度等力学性能。
结果与分析随着钨含量的增加，G115钢的硬度不息提高，表明钨元素的加入可以显著提高钢的强度和硬度。
当钨含量达到2.5%时，G115钢的硬度达到最大值，为311 Hv。
TEM结果表明，钨添加后会形成钨碳化物和钨相，且当钨含量为2.5%时，钨相的尺寸最大，有利于提高钢的强度。
在添加0.03%硼元素后，钢的拉伸强度最高，为932 MPa，此时断裂韧性也达到最大值，为46 J/cm2。
硼元素的加入还会增加钢的热稳定性，降低碳化物析出量，减轻晶界脆化。
结论通过添加不同含量的钨和硼元素可以显著改善G115新型马氏体耐热钢的组织和性能。
当钨含量为2.5%，硼含量为0.03%时，G115钢的力学性能和耐热性能最佳。
添加钨和硼元素的G115钢在高温下表现出更好的耐热性能，是一种新型高温材料的抱负选择。
进一步分析表明，钨和硼元素加入对G115钢的组织也有着显著影响。
热处理硬度偏高的原因
热处理硬度偏高的原因热处理是一种常见的金属加工工艺，通过加热和冷却的过程，可以改变金属材料的性质和硬度。
然而，有时热处理后的材料硬度会偏高，这可能会影响其使用性能。
下面将探讨几个可能导致热处理硬度偏高的原因。
热处理过程中的温度控制是影响硬度的关键因素之一。
如果温度过高或过低，都有可能导致硬度偏高。
在热处理过程中，材料需要达到适当的温度范围，以使其晶粒重新排列并形成所需的结构。
如果温度过高，会导致晶粒长大，从而增加材料的硬度。
相反，如果温度过低，晶粒可能无法完全重新排列，也会导致硬度偏高。
因此，热处理过程中的温度控制非常重要。
冷却速率也是影响热处理硬度的重要因素。
在热处理过程中，材料需要在适当的冷却速率下进行冷却，以使其达到所需的硬度和结构。
如果冷却速率过快，会导致材料的晶粒过于细小，从而增加材料的硬度。
相反，如果冷却速率过慢，晶粒可能会长大，导致硬度偏高。
因此，冷却速率的控制也是热处理过程中需要注意的关键因素。
热处理过程中的时间也会对硬度产生影响。
时间过长会导致材料的晶粒长大，从而增加硬度。
因此，在热处理过程中，需要控制好时间，以使材料能够在适当的时间内达到所需的硬度。
金属材料的化学成分也会对热处理后的硬度产生影响。
不同的合金元素会对晶粒的形成和排列产生不同的影响，进而影响硬度。
例如，某些合金元素可以形成固溶体，使晶粒细小，从而增加硬度。
因此，在进行热处理之前，需要对材料的化学成分进行合理的调整，以使其达到所需的硬度。
热处理后的材料的冷加工也会影响其硬度。
冷加工可以通过改变材料的晶粒结构，进而影响硬度。
当材料经过冷加工后，晶粒会被细化，从而增加硬度。
因此，在热处理后的材料中进行适当的冷加工，可以进一步增加其硬度。
总结起来，热处理后材料硬度偏高的原因主要包括温度控制不当、冷却速率过快、时间过长、材料的化学成分以及冷加工等。
为了避免这些问题，需要在热处理过程中严格控制温度、冷却速率和时间，并合理调整材料的化学成分。
0cr17ni12mo2热处理硬度
0cr17ni12mo2是一种不锈钢材料，也被称为316L不锈钢。
在使用中，我们经常遇到关于这种材料热处理硬度的问题。
本文将从以下几个方面对0cr17ni12mo2的热处理硬度进行介绍和分析。
一、0cr17ni12mo2的基本性能0cr17ni12mo2是一种低碳型的不锈钢，其含有的镍、钼等合金元素使得其在耐蚀性能、抗氧化性能方面有着较好的表现。
0cr17ni12mo2还具有良好的加工性能和焊接性能，是一种常用的工业材料。
二、0cr17ni12mo2的热处理工艺1. 固溶处理对于0cr17ni12mo2材料，在固溶处理时，通常在1050℃左右进行保温处理，使其内部的碳化物和沉淀物溶解均匀，从而提高其塑性和加工性能。
2. 冷却速度控制在固溶处理后，需要对0cr17ni12mo2材料进行适当冷却，控制冷却速度。
过快的冷却速度可能导致材料的脆性增加，降低其抗拉强度和硬度；而过慢的冷却速度则可能导致材料的残余奥氏体含量增加，影响其力学性能。
三、0cr17ni12mo2的热处理硬度0cr17ni12mo2在热处理后，通常会出现一定程度的硬化。
其硬度受热处理工艺中固溶温度、保温时间和冷却速度的影响较大。
1. 固溶温度固溶温度的高低会直接影响到材料内部的晶粒和溶解碳化物的均匀程度，进而影响到硬度的大小。
过高或过低的固溶温度都会降低材料的硬度。
2. 保温时间保温时间的长短也会对材料的硬度产生影响。
保温时间过长可能会导致晶粒长大，降低硬度；保温时间过短则可能导致固溶不完全，影响硬度的提高。
3. 冷却速度适当的冷却速度可以帮助固溶后的0cr17ni12mo2材料产生一定的弥散硬化作用，提高硬度。
但是过快的冷却速度也会导致材料产生应力过大，影响其硬度和力学性能。
四、0cr17ni12mo2热处理硬度的测试与评定1. 硬度测试0cr17ni12mo2的硬度通常通过洛氏硬度试验或巴氏硬度试验进行测试。
这些测试方法可以有效地评定材料的表面硬度和内部硬度，从而反映出其热处理后的硬度变化情况。
材料中的化学元素对热处理的影响
钢性, 化学元素钢材中都含有各种各样的杂质，杂志含量的多寡，直接影响到钢材的物理化学性质%26mdas h;%26mdas h;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，当含碳量超过0.23%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－.50%。
在碳素钢中加入0.70%以上时就算%26ldqu o;锰钢%26rdqu o;，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。
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。
锰元素对钢铁的影响
锰元素对钢铁的影响锰元素对钢铁的影响主要体现在以下几个方面：1. 对钢的显微组织及热处理的影响：锰是良好的脱氧剂和脱硫剂，工业用钢中均含有一定量的锰。
锰固溶于铁素体和奥氏体中，能扩大奥氏体区，使临界温度升高。
锰还能极大降低钢的马氏体转变温度（其作用仅次于碳）和钢中相变的速度，提高钢的淬透性，增加残留奥氏体含量。
此外，锰使钢的调质组织均匀、细化，避免了渗碳层中的碳化物聚集成块，但也可能增大钢的过热敏感性和回火脆性。
锰还是弱碳化物形成元素。
2. 对钢的力学性能的影响：锰在增加强度方面的作用不及碳、磷、硅，但在增加强度的同时不影响延展性。
锰通过细化珠光体，可以显著提高低碳和中碳珠光体钢的强度，但也可能使延展性有所降低。
同时，锰还能通过提高淬透性来提高调质处理索氏体钢的力学性能。
在严格控制热处理工艺、避免过热时晶粒长大以及回火脆性的前提下，锰不会降低钢的韧性。
3. 对钢的物理、化学及工艺性能的影响：随着锰含量的增加，钢的热导率会急剧下降，线胀系数会上升，这可能导致在快速加热或冷却时形成较大的内应力，从而增大零件开裂的倾向。
锰还会使钢的电导率急剧降低，电阻率相应增大。
锰含量的增加会使矫顽力增大，饱和磁感、剩余磁感和磁导率均下降，这对永磁合金有利，但对软磁合金不利。
当锰含量很高时，钢的抗氧化性能会下降。
锰与钢中的硫形成较高熔点的MnS，这有助于消除钢的热脆性，改善热加工性能。
然而，高锰奥氏体钢的变形阻力较大，且钢锭中柱状结晶明显，这可能会增加锻轧时的开裂倾向。
锰还能降低临界转变温度，从而提高碳锰钢的低温冲击韧性。
同时，锰能强烈增加碳锰钢的淬透性，但含锰量较高时，有使钢晶粒粗化并增加钢的回火脆性的不利倾向。
综上所述，锰元素在钢铁中起着重要作用，它可以影响钢铁的显微组织、热处理性能、力学性能以及物理、化学和工艺性能。
然而，锰的影响并非全然积极，过高的锰含量也可能导致一些不利的影响，如增大过热敏感性和回火脆性、降低抗氧化性能等。
C、Mn、Si、S、P、Cr、Mo元素在钢中的作用和热处理时的影响
1、铬(Cr) [gè]一种金属元素，符号Cr，质硬而脆，抗腐蚀性强。
用于电镀和制造特种钢。
铬能增加钢的淬[cuì]透性并有二次硬化作用。
可提高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介质腐蚀的作用。
还增加钢的热强性，铬为不锈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。
铬在调质结构钢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。
(1) 对钢的显做组织及热处理的作用A、铬与铁形成连续固溶体，缩小奥氏体相区城。
铬与碳形成多种碳化物，与碳的亲和力大于铁和锰而低于钨、钼等．铬与铁可形成金属间化合物σ相(FeCr)B、铬使珠光体中碳的浓度及奥氏体中碳的极限溶解度减少C、减缓奥氏体的分解速度，显著提高钢的淬透性．但亦增加钢的回火脆性倾向(2)对钢的力学性能的作用A、提高钢的强度和硬度．时加入其他合金元素时，效果较显著B、显著提高钢的脆性转变温度C、在含铬量高的Fe-Cr合金中，若有σ相析出，冲击韧性急剧下降。
(3)对钢的物理、化学及工艺性能的作用A、提高钢的耐磨性，经研磨，易获得较高的表面光洁度B、降低钢的电导率，降低电阻温度系数C、提高钢的矫顽力和剩余磁感．广泛用于制造永磁钢D、铬促使钢的表面形成钝化膜，当有一定含量的铭时，显著提高钢的耐腐蚀性能（特别是硝酸）。
若有铬的碳化物析出时，使钢的耐腐蚀性能下降E、提高钢的抗氧化性能F、铬钢中易形成树枝状偏析，降低钢的塑性G、由于铬使钢的热导率下降，热加工时要缓慢升温，锻、轧后要缓冷(4)在钢中的应用A、合金结构钢中主要利用铬提高淬透性，并可在渗碳表面形成含铬碳化物以提高耐磨性B、弹簧钢中利用铬和共他合金元素一起提供的综合性能C、轴承钢中主要利用铬的特殊碳化物对耐磨性的贡献及研磨后表面光沽度高的优点D、工具钢和高速钢中主要利用铬提高耐磨性的作用，并具有一定的回火稳定性和韧性E、不锈钢、耐热钢中铬常与锰、氮、镍等联合便用，当需形成奥氏体钢时，稳定铁素体的铬与稳定奥氏体的锰、镍之间须有一定比例，如Cr18Ni9等F、我国铬资源较少．应尽量节省铬的使用2、钼(Mo) [mù]一种金属元素。
Y、Zr、Mo元素对Fe-Ni-Cr基合金组织和性能的影响
Y、Zr、Mo元素对Fe-Ni-Cr基合金组织和性能的影响Y、Zr、Mo元素对Fe-Ni-Cr基合金组织和性能的影响摘要：Fe-Ni-Cr基合金是一种重要的高温结构材料，广泛应用于航空、航天、能源等领域。
本文主要研究元素Y、Zr、Mo对Fe-Ni-Cr基合金组织和性能的影响。
通过熔炼、铸态合金热处理以及力学性能测试等方法对合金进行了分析和测试。
研究结果表明，Y、Zr、Mo元素的添加能够显著改善Fe-Ni-Cr 基合金的组织和性能，提高其高温的力学性能和抗氧化性能，有望在高温条件下得到广泛应用。
关键词：Fe-Ni-Cr基合金；Y、Zr、Mo元素；组织；性能；高温一、介绍Fe-Ni-Cr基合金是一种重要的高温结构材料，具有优良的高温强度、抗氧化性能、耐腐蚀性能和机械性能等特点，在航空、航天、能源等领域得到广泛应用。
然而，由于其基体的共析相和渗碳的生成，使得合金在高温条件下易出现变形和开裂等问题，限制了其应用范围。
近年来，研究人员发现通过添加适量的Y、Zr、Mo元素可以改善Fe-Ni-Cr基合金的组织和性能，提高其高温下的范式性能。
本文将对Y、Zr、Mo元素对Fe-Ni-Cr基合金组织和性能的影响进行研究，以期为合金的改性和应用提供一定的理论依据。
二、Y、Zr、Mo元素的添加及热处理1. 实验材料本研究选取了Fe-Ni-Cr基合金作为实验材料，并分别添加了Y、Zr和Mo元素。
合金的化学成分如表1所示。
表1 Fe-Ni-Cr-Y-Zr-Mo合金化学成分（质量分数，%）元素 Fe Ni Cr Y Zr Mo质量分数余量 18 16 0.5 0.5 0.52. 合金熔炼和铸态合金处理首先，将Fe、Ni、Cr、Y、Zr、Mo等元素按照所需比例放入高频感应炉中进行熔炼，得到均匀的合金液。
然后，将合金液倒入预先加热好的铸模中，在室温下静置冷却，得到铸态合金。
3. 合金热处理将铸态合金置于高温炉中进行固溶处理和时效处理。
热处理尺寸变化率-概述说明以及解释
热处理尺寸变化率-概述说明以及解释1.引言1.1 概述热处理是一种重要的金属加工工艺，通过对金属材料进行加热、保温和冷却处理，可以改善材料的力学性能、物理性能和化学性能。
在这个过程中，材料的尺寸也会发生一定的变化，这种变化被称为尺寸变化率。
尺寸变化率的大小和方向对于材料的使用和加工具有重要的影响，因此研究和了解热处理尺寸变化率是非常必要的。
本文将深入探讨热处理对尺寸变化率的影响及其意义，希望为相关领域的研究和实践提供一定的参考和借鉴。
1.2 文章结构文章结构部分的内容:本文共分为三个主要部分来讨论热处理尺寸变化率的问题。
首先，在引言部分，将对热处理以及尺寸变化率进行简要的介绍，以引出文章的主题。
其次，正文部分将详细探讨热处理的定义与作用，尺寸变化率的概念，以及影响尺寸变化率的因素。
最后，在结论部分，总结热处理对尺寸变化率的影响，探讨应用热处理尺寸变化率的意义，以及展望未来热处理技术的发展。
通过这样的结构，读者将能够全面了解热处理尺寸变化率的相关知识，并对其意义和前景有更深入的认识。
1.3 目的本文的目的在于探讨热处理对材料尺寸变化率的影响，以及分析研究尺寸变化率的概念和相关因素。
通过深入了解热处理的定义与作用，以及其对材料尺寸变化率的影响机制，可以为材料加工和制造过程中的尺寸控制提供参考和指导。
此外，进一步探讨研究尺寸变化率的影响因素，可以帮助我们更好地理解材料在热处理过程中的变化规律，为优化热处理工艺提供依据。
通过本文的研究，我们旨在加深对热处理对尺寸变化率的影响机理的认识，从而推动热处理技术的发展和应用。
2.正文2.1 热处理的定义与作用热处理是一种通过控制材料加热和冷却过程来改善材料的性能和特性的工艺。
热处理通常包括加热材料至一定温度，保持一段时间，然后快速冷却，以获得所需的组织结构和性能。
热处理可以改变材料的硬度、强度、韧性、耐腐蚀性等性能，提高材料的使用寿命和性能稳定性。
不同的热处理方法和工艺参数可以使材料具有不同的组织结构，从而影响材料的性能。
常用金属材料中各种化学成分对性能的影响 (2)
常用金属材料中各种化学成分对性能的影响．生铁：生铁中除铁外，还含有碳、硅、锰、磷和硫等元素。
这些元素对生铁的性能均有一定的影响。
碳（C）：在生铁中以两种形态存在，一种是游离碳（石墨），主要存在于铸造生铁中，另一种是化合碳（碳化铁），主要存在于炼钢生铁中，碳化铁硬而脆，塑性低，含量适当可提高生铁的强度和硬度，含量过多，则使生铁难于削切加工，这就是炼钢生铁切削性能差的原因。
石墨很软，强度低，它的存在能增加生铁的铸造性能。
硅（Si）：能促使生铁中所含的碳分离为石墨状，能去氧，还能减少铸件的气眼，能提高熔化生铁的流动性，降低铸件的收缩量，但含硅过多，也会使生铁变硬变脆。
锰（Mn）：能溶于铁素体和渗碳体。
在高炉炼制生铁时，含锰量适当，可提高生铁的铸造性能和削切性能，在高炉里锰还可以和有害杂质硫形成硫化锰，进入炉渣。
磷（P）：属于有害元素，但磷可使铁水的流动性增加，这是因为硫减低了生铁熔点，所以在有的制品内往往含磷量较高。
然而磷的存在又使铁增加硬脆性，优良的生铁含磷量应少，有时为了要增加流动性，含磷量可达1.2%。
硫（S）：在生铁中是有害元素，它促使铁与碳的结合，使铁硬脆，并与铁化合成低熔点的硫化铁，使生铁产生热脆性和减低铁液的流动性，顾含硫高的生铁不适于铸造细件。
铸造生铁中硫的含量规定最多不得超过0.06%（车轮生铁除外）。
2．钢：2．1元素在钢中的作用2．1．1 常存杂质元素对钢材性能的影响钢除含碳以外，还含有少量锰(Mn)、硅(Si)、硫(S)、磷(P)、氧（O）、氮（N）和氢（H）等元素。
这些元素并非为改善钢材质量有意加入的，而是由矿石及冶炼过程中带入的，故称为杂质元素。
这些杂质对钢性能是有一定影响，为了保证钢材的质量，在国家标准中对各类钢的化学成分都作了严格的规定。
1）硫硫来源于炼钢的矿石与燃料焦炭。
它是钢中的一种有害元素。
硫以硫化铁(FeS)的形态存在于钢中，FeS和Fe形成低熔点(985℃)化合物。
碳钢中各个元素的作用
碳钢中各个元素的作用碳钢是一种由碳和铁组成的合金，它是最常用的金属材料之一、碳钢中含有不同量的其他元素，这些元素在碳钢的性能和性质中发挥着重要的作用。
下面介绍一些常见的元素及其作用：1. 碳(Carbon):碳是碳钢的主要合金元素，其含量决定了钢的硬度和强度。
高碳钢含碳量较高，具有较高的硬度和强度，适用于制造刀具和弹簧等要求强度和硬度的产品。
低碳钢则含碳量较低，相对柔软，适用于焊接和冷成型等加工工艺。
2. 铁(Iron):铁是碳钢的主要元素，它对钢的机械性能和热处理性能具有决定性的影响。
铁的纯度和微观组织对钢的强度、硬度和韧性产生重要影响。
3. 锰(Manganese):锰对碳钢的强化和硬化起着重要的作用。
它能够形成硬质的间质化合物，提高钢的强度和硬度，同时还能提高钢的韧性，改善冷作硬化性能。
锰还能够有效地抑制钢的碳化倾向，并提高钢的热处理性能。
4. 硅(Silicon):硅可以提高钢的强度、硬度和韧性，同时还可以降低钢的冷脆倾向。
硅还能改善钢的热刚性和耐热性，提高钢的耐蚀性。
合适的硅含量能够有效降低碳钢的氧化速度，提高材料的高温稳定性。
5. 磷(Phosphorus):磷对碳钢的机械性能具有不同的影响。
适量的磷可以提高钢的硬度和强度，但过量的磷会降低钢的可塑性和韧性，增加钢的脆性。
6. 硫(Sulfur):硫的含量对碳钢的机械性能也有一定的影响。
适量的硫可以提高钢的切削性和加工性能，但过量的硫会降低钢的韧性和塑性，使其更容易产生热裂纹。
7. 铬(Chromium):铬是一种重要的合金元素，可以有效提高碳钢的耐腐蚀性能。
添加铬后，钢的表面生成Cr2O3的钝化膜，从而降低钢的氧化速度，提高材料的耐蚀性。
8. 镍(Nickel):镍对于提高碳钢的硬度和韧性具有重要作用。
它能够改善钢的冷作硬化性能，降低钢的导热性，提高钢的耐热性和耐腐蚀性。
9. 钼(Molybdenum):钼可以提高碳钢的强度和刚性，并提高钢的耐热性和耐蚀性。
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”。
40Cr钢的热处理及组织分析---精品管理资料
毕业设计（论文）—-40Cr钢的热处理及分析专业：金属材料与热处理技术班级: 金材二班姓名: 向星学号：0903140205指导教师：苏光浩武汉工程职业技术学院二零一二年二月摘要随着中国经济的高速发展对模具工业提出了越来越高的要求，因而模具材料选择及其热处理工艺的选择已在模具制造业中引起广泛的重视。
模具热处理是保证模具性能的重要工艺过程.它对模具的制造精度，模具的强度，模具的制造成本，模具的工作寿命有着直接的影响.本文在分析模具材料和40Cr钢热处理及金相实验基础上，根据模具的选材条件、试样的材料性质,以及40Cr的热处理工艺和金相组织综合分析，根据实际制订出合理的热处理工艺，并根据实验得出数据进行分析。
这样，能使模具达到良好的使用性能和寿命要求的。
同时，满足经济性要求，降低成本.关键词：模具材料；热处理;热处理工艺；金相组织；目录前言 (3)第一章绪论 (4)1.1模具制造概况 (4)1.2我国模具的发展与现状 (4)1.3模具选材 (5)1.4合金元素对钢性能的影响 (7)1.5实验目的及意义 (9)1.6研究方案技术路线 (10)第二章 40Cr钢的热处理研究分析 (11)2。
1 钢的热处理概况 (11)2.2 40Cr钢的热处理 (12)2。
2.1 40Cr钢特性 (13)2。
2。
2 40Cr钢的物理性能……………………………………1 4 2。
2。
3 40Cr钢的化学成分 (14)2。
2.4 40Cr钢的调质处理 (15)2。
2.5 40Gr热处理实验过程 (15)2。
3 热处理实验小结 (24)第三章实验总结 (31)4.1 热处理实验总结 (31)4。
2 合金元素对钢的影响分析 (34)谢词 (37)参考文献 (38)前言在国家推动经济体制改革、市场经济和国际接轨的形势下，我国模具制造企业和热处理企业像雨后春笋般的涌现.而模具制造、热处理技术和使用水平的高低是衡量一个国家工业水平的标志,它在基础工业中占有重要地位。
化学元素在钢材中的作用
镍（Ni）
3、降低临界转变温度，降低钢中各元素的扩 散速度，提高淬透性。
3、提高钢的疲劳抗力，减小钢对缺口的敏感 性。
3、含镍超过15%~20%的钢对硫酸和盐酸有很高的 抗蚀性能，但不能抗硝酸的腐蚀。总的来说，镍 3、在高合金奥氏体化元素，能提供良好的 钢对酸、碱以及大气都有一定的抗蚀能力。含镍 综合性能，主要为NiCr系钢。 的低合金钢还有较高的腐蚀疲劳抗力。含镍钢在 CrMnN,CrAISi,FeAIMn钢，在一些用途上 含硫和一氧化碳的气氛中加热时易发生热脆和侵 可取代CrNi系钢。 蚀性气孔。
化 学 元 素 在 钢 材 中 的 作 用
化学成分 对钢的显微组织及热处理的作用 对钢的力学性能的作用 对钢的物理、化学及工艺性能的作用 在钢中的应用
1、提高铁素体和奥氏体的硬度和强度，其作 1、作为钢中的合金元素，其含量一般不低于 用较Mn、Ni、Cr、W、Mo、V等更强；显著提高 1、在普通低合金钢中提高强度，改善局部 1、降低钢的密度、热导率、电导率个电阻温度系 0.4%。以固溶体形态存在于铁素体或奥氏体 钢的弹性极限、屈服极限和屈强比（δ s/δ 腐蚀能力，在调制钢中提高淬透性和抗回 数。 中，缩小奥氏体相区。 b），并提高疲劳强度和疲劳比（δ -1/δ b） 火性，是多元合金结构钢组合元之一。 。
1、钼对铁素体有固溶强化作用，同时也提高 碳化物的稳定性，从而提高钢的强度。
对钢的物理、化学及工艺性能的作用
在钢中的应用
1、在调质和渗碳结构钢、弹簧钢、轴承钢 1、在含碳1.5%的磁钢中，2%-3%的钼提高剩余磁 、工具钢、不锈耐酸钢、耐热钢、磁钢中 感和矫顽力。 都得到了广泛应用。 2、在还原性酸及强氧化性盐溶液中都能使钢表面 2、铬钼钢在许多情况下可代替铬镍钢来制 钝化，因此钼可以普遍提高钢的抗蚀性能，防止 造重要的部件。 钢在氯化物溶液中的点蚀。
稀土元素在化学热处理中的作用机理浅析
稀土元素在化学热处理中的作用机理浅析作者：胡星来源：《科技资讯》2013年第20期摘要：综述了稀土在化学热处理过程中的作用及影响机理。
主要包括稀土对渗剂介质裂解的催化、对渗剂电子结构的影响、对界面反应的作用及对畸变区的影响。
关键词：稀土化学热处理影响机理中图分类号：TG156.8 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）07（b）-0103-01常规化学热处理时，处理温度较高、时间较长，能耗高，工件处理后变形大，渗层性能不理想，如齿轮表面存在黑色组织，外表层残余奥氏体过多，硬度偏低，齿面常出现麻点剥落等。
相关研究表明，稀土元素的添加可使化学热处理过程明显加快，改善渗层组织性能。
我国稀土矿藏储量丰富，稀土催渗剂在化学热处理领域中的应用前景广阔，探讨其在化学热处理中的活化催渗机理，是一项颇具意义的工作。
为此，本文就稀土在化学热处理中的机理进行总结探讨。
1 稀土化学热处理的基本过程稀土化学热处理就是将零件放在含有稀土的介质中加热，使其吸收某些化学元素的离子或原子，并由表向里扩散，通过改变零件表面化学成分、组织结构，达到改变其性能的热处理工艺。
一般由5个分过程构成[1]：（1）渗剂中的活化反应，（2）外扩散，（3）表面吸附和界面反应，（4）内扩散，（5）相内反应。
2 稀土可渗入特性稀土化学热处理所采用的渗剂主要有供稀土剂和活化剂（或还原剂），若需要，可加入填充剂等[2]。
供稀土剂常见的有稀土合金、混合稀土化合物等。
通常将供稀土剂按一定比例加入其它相应渗剂中进行复合渗，也可根据欲渗元素配制相应的渗剂进行单渗稀土。
当前常用稀土渗剂有固体渗剂和液体渗剂两大类。
刘志儒[3]教授认为，由于铁原子半径要比稀土的原子半径小40%左右，稀土只能沿晶界、相界面、错位线等缺陷渗入，且受到微区弹性应力场限制，多以双原子或单原子方式存在。
稀土原子的渗入会引起铁点阵的畸变，它会产生新的更多的缺陷，即缺陷密度增殖。
热处理的选用原则
热处理的选用原则热处理是工程材料加工中一种重要的工艺，通过加热和冷却对材料进行结构和性能的调整，以使其达到设计要求。
在选择热处理工艺时，需要考虑多种因素，以下是一些热处理选用的原则。
1. 材料的组织和性能要求：热处理的目的是改变材料的组织和性能，因此首先要明确材料所需的组织和性能。
例如，对于某些材料需要提高硬度和强度，可以选择淬火或正火处理；对于某些需要提高韧性和耐腐蚀性的材料，可以选择退火或时效处理。
2. 材料的化学成分和热处理图：材料的化学成分对热处理工艺的选择有很大影响。
不同的合金元素对材料的组织和性能有不同的影响，因此需要根据材料的化学成分和热处理图来选择合适的热处理工艺。
3. 材料的尺寸和形状：材料的尺寸和形状也是选择热处理工艺的重要考虑因素。
大尺寸和复杂形状的材料往往需要更长的加热和冷却时间，因此需要选择适合的加热和冷却方式，以保证材料的均匀加热和冷却。
4. 材料的工艺性能：材料的工艺性能也是选择热处理工艺的重要参考因素。
例如，某些材料在高温下容易氧化或发生相变，需要选择合适的加热方式和保护气氛；某些材料在加热和冷却过程中容易产生应力和变形，需要选择适当的加热和冷却速度，以减少应力和变形。
5. 生产效率和成本考虑：热处理工艺的选择还需要考虑生产效率和成本因素。
不同的热处理工艺在加热和冷却时间、能耗和设备投资等方面都有差异，需要综合考虑生产效率和成本，选择最经济和适合的工艺。
热处理的选用原则包括材料的组织和性能要求、化学成分和热处理图、尺寸和形状、工艺性能，以及生产效率和成本考虑等因素。
在选择热处理工艺时，需要全面考虑以上因素，并根据具体情况进行合理的选择。
只有选择合适的热处理工艺，才能使材料达到理想的组织和性能要求，提高材料的使用性能和寿命。
钢中化学元素对性能的影响
钢中诸元素及其含量与形态对钢的组织和性能有直接的影响。
（1）碳碳对钢的组织和性能影响极大。
一般说，随着碳含量的增加，抗拉强度、屈服点等增加，而伸长率、收缩率及冲击值等塑性和韧性指标下降，即变硬变脆，焊接性能变差，钢的熔点也有所降低。
另外，碳含量对热处理制度的确定有很大的影响。
图1-1为力学性能与碳含量的关系。
图1-2为各碳钢的冲击试验。
（2）硅硅在冶炼中的作用是脱氧，为常存的元素。
硅对碳素结构钢的机械性能影响不大。
一般说，随着硅的增加，迁都和硬度提高，而伸长率变化不大。
（3）锰锰在冶炼中的作用是脱氧和消除硫的影响，也是常存的元素。
锰与硫结合成MnS，防止硫所引起的热脆性。
一般锰的含量是硫含量的20倍以上。
锰除了改善钢的热加工性以外，还可提高强度、硬度和耐磨性。
通常人们愿意用低碳高锰类型的钢作为焊接结构钢，锰含量高，钢的低温韧性就越好。
但锰含量超过1.50%左右时，则钢硬化而延展性变坏。
含锰量大的钢可作为耐磨性高而韧性大的合金钢，如不锈钢、耐热钢、磨具钢等。
（4）磷磷为有害元素。
中厚钢板的含磷量在0.010-0.035%之间，磷含量高可使抗拉强度稍有增加，但伸长率和冲击值下降，钢变脆，不利于冷加工和焊接，并且易偏析，故应尽量减少磷含量。
磷和铜共存，可提高钢材暴露于大气时的耐蚀性，钢中加入磷0.10%左右、铜0.35%左右，可作为耐候钢。
（5）硫硫对中厚钢板是非常有害的元素，容易形成硫化物的层状偏析，使板厚方向（Z向）强度和塑性大大降低，用作海洋平台的强约束焊接部件时，往往会引起层状撕裂，因此，这类用途的钢，其含硫量要求降至0.010%以下甚至更低。
冶炼中必须采取有效的脱硫工艺。
硫还容易生产低熔点的FeS，使钢在热轧和焊接中产生热脆裂纹。
（6）铝铝是为脱氧和晶粒调整而加入的，能与氮结合，消除氮的危害，改善冲击功，且可细化晶粒，有利于淬火和焊接的操作。
但温度达300℃时强度下降，蠕变极限大大降低，还会使碳石墨化而引起脆性，故锅炉钢不应加铝，且限制在0.010%以下。
合金元素对钢的热处理的影响
合⾦元素对钢的热处理的影响对钢材性能产⽣影响的元素钢材的质量及性能是根据需要⽽确定的，不同的需要，要有不同的元素含量。
（1）碳：含碳量越⾼，刚的硬度就越⾼，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）钨：能提⾼钢的红硬性和热强性，并能提⾼钢的耐磨性。
（7）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。
（8）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。
（9）钼：可明显的提⾼钢的淬透性和热强性，防⽌回⽕脆性，提⾼剩磁和娇顽⼒。
（10）钛：能细化钢的晶粒组织，从⽽提⾼钢的强度和韧性．在不锈钢中，钛能消除或减轻钢的晶间腐蚀现象。
（11）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。
（12）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。
（13）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。
（14）铜：它的突出作⽤是改善普通低合⾦钢的抗⼤⽓腐蚀性能，特别是和磷配合使⽤时更为明显。
11.3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。
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材料中的化学元素对热处理的影响
钢性, 化学元素
钢材中都含有各种各样的杂质，杂志含量的多寡，直接影响到钢材的物理化学性质%26mdash;%26mdash;
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，当含碳量超过0.23%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－.50%。
在碳素钢中加入0.70%以上时就算%26ldquo;锰钢%26rdquo;，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
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。
铬又能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性，因而是不锈钢，耐热钢的重要合金元素。
7、镍(Ni)：镍能提高钢的强度，而又保持良好的塑性和韧性。
镍对酸碱有较高的耐腐蚀能力，在高温下有防锈和耐热能力。
但由于镍是较稀缺的资源，故应尽量采用其他合金元素代用镍铬钢。
8、钼(Mo)：钼能使钢的晶粒细化，提高淬透性和热强性能，在高温时保持足够的强度和抗蠕变能力(长期在高温下受到应力，发生变形，称蠕变)。
结构钢中加入钼，能提高机械性能。
还可以抑制合金钢由于火而引起的脆性。
在工具钢中可提高红性。
9、钛(Ti)：钛是钢中强脱氧剂。
它能使钢的内部组织致密，细化晶粒力；降低时效敏感性和冷脆性。
改善焊接性能。
在铬18镍9奥氏体不锈钢中加入适当的钛，可避免晶间腐蚀。
10、钒(V)：钒是钢的优良脱氧剂。
钢中加0.5%的钒可细化组织晶粒，提高强度和韧性。
钒与碳形成的碳化物，在高温高压下可提高抗氢腐蚀能力。
11、钨(W)：钨熔点高，比重大，是贵生的合金元素。
钨与碳形成碳化钨有很高的硬度和耐磨性。
在工具钢加钨，可显著提高红硬性和热强性，作切削工具及锻模具用。
12、铌(Nb)：铌能细化晶粒和降低钢的过热敏感性及回火脆性，提高强度，但塑性和韧性有所下降。
在普通低合金钢中加铌，可提高抗大气腐蚀及高温下抗氢、氮、氨腐蚀能力。
铌可改善焊接性能。
在奥氏体不锈钢中加铌，可防止晶间腐蚀现象。
13、钴(Co)：钴是稀有的贵重金属，多用于特殊钢和合金中，如热强钢和磁性材料。
14、铜(Cu)：武钢用大冶矿石所炼的钢，往往含有铜。
铜能提高强度和韧性，特别是大气腐蚀性能。
缺点是在热加工时容易产生热脆，铜含量超过0.5%塑性显著降低。
当铜含量小于0.50%对焊接性无影响。
15、铝(Al)：铝是钢中常用的脱氧剂。
钢中加入少量的铝，可细化晶粒，提高冲击韧性，如作深冲薄板的08Al钢。
铝还具有抗氧化性和抗腐蚀性能，铝与铬、硅合用，可显著提高钢的高温不起皮性能和耐高温腐蚀的能力。
缺点是影响钢的热加工性能、焊接性能和切削性能。
16、硼(B)：钢中加入微量的硼就可改善钢的致密性和热轧性
能，提高强度。
17、氮(N): 能提高钢的强度，低温韧性和焊接性，增加时效敏感性。
18、稀土(Xt)：稀土元素是指元素周期表中原子序数为57-71的15个镧系元素。
这些元素都是金属，但他们的氧化物很象%26ldquo;土%26rdquo;，所以习惯上称稀土。
钢中加入稀土，可以改变钢中夹杂物的组成、形态、分布和性质，从而改善了钢的各种性能，如韧性、焊接性，冷加工性能。
在犁铧钢中加入稀土，可提高耐磨性。