铌、钒、钛在微合金钢中的作用
各种合金元素对钢性能的影响
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。
N,V,B,Ti对钢铁性能的影响
N,V,B,Ti对钢铁性能的影响N元素1、铁素体溶解氮的能力很低。
当钢中溶有过饱和的氮，在放置较长一段时间后或随后在200～300℃加热就会发生氮以氮化物形式的析出，并使钢的硬度、强度提高，塑性下降，发生时效。
钢液中加入Al、Ti或V进行固氮处理，使氮固定在AlN、TiN或VN中，可消除时效倾向。
2、氮能提高钢的强度，低温韧性和焊接性，增加时效敏感性。
3、氮的有益作用：1）N亦是强烈的A体形成元素，在这点上它与Ni相似，比Ni作用强27倍，特别在不锈钢中得到广泛注意。
它有可能是代替Ni的重要元素之一，特别与Ni其同作用，稳定A体效果更好，尤利代Ni。
2）N还可在复杂的A体钢中借氮化物的析出而产生弥散硬化。
因此，可在无显著成绩脆性的情况下提高它的热强性。
3）N能提高高铬钢，特别是含V的的高铬工具钢的热硬性。
N能使这些钢的二次硬度的回火温度的间段增大，并使此间段向更高温方面移动，所以可得到较好的综合性能，在高铬钢中N还能改善其热加工性能。
4）N在铁素体中可促使A体形成，由于γ相的出现，可减小晶粒粗化倾向，所以可改善钢的韧性和焊接性能。
5）N对磁钢的影响较大：如当N溶解在钢中的固溶体状态存在时会使矫顽力稍增而磁导率降低，当形成AlN、FeN等非金属夹杂影响就加剧。
N还是引起硅钢片磁时效的主要因素之一。
一般说一定数量的夹杂对得到取向组织是有益的。
所以它可阻碍位向不适合的晶粒生长。
从而使取向合适的晶粒加速成长。
N对取向冷轧变压的质量也有很大影响，过多或过少的含N量都不易使N量使冷轧硅钢片获得大晶粒和高磁性。
适宜的含量是N =0.01～0.1%或更低至0.001%，但要获得更好磁性，最好能在热处理后将冷轧硅钢片中残留N除去。
6）钢的表面渗N，可使它得到高的表面硬度（RC70）500～600℃中进行和耐磨性，高的疲劳极限和抗蚀性（600～700℃中进行）。
7）铬锰钢中加入0.35～0.45%以上的N即可得单一的A体组织。
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。
合金钢中各元素对其性能的影响
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。
微合金钢概要(Nb、V、Ti)
钒能促进珠光体的形成，还能细化铁素体板条，因此钒能用来增加重 轨的强度和汽车用锻件的强度。 碳化钒也能在珠光体的铁素体板条内析出沉淀，从而进一步提高了材 料的硬度和强度。
钒像大多数溶质合金一样能抑制贝氏体的形成。因此，如果它是溶解而不是以 碳化钒和氮化钒的形式沉淀析出，则可用来增加淬透性。 当钢中钒的质量分数低于0.03%时，固溶态的钒才可以占绝大多数，才能 有效地提高淬透性。 与锰提高铌、钒的溶解度一样，钼也提高它们在钢中的溶解度。而添加了 元素钼后，可固溶的钒含量明显增加，可达0.06%左右。
形变强化是因为金属在塑性变形过程中位错密度不断增加，使弹性应 力场不断增大，位错间的交互作用不断增强，因而位错的运动越来越 困难。 引起金属加工硬化的机制有：位错的塞积、位错的交割（形成不易或不 能滑移的割阶、或形成复杂的位错缠结）、位错的反应（形成不能滑移 的固定位错）、易开动的位错源不断消耗等等
钛微合金化的强韧化机理
细晶强化 由固态下高温析出的、弥散分布的TiN，对阻止奥氏体晶粒长大 最为有效，含一定量钛的非调质钢加热至1250℃，仍具有较细的奥氏 体晶粒。 沉淀强化 氮可以提高 TiN稳定性，细化奥氏体晶粒。大量实验结果表明， 氮对提高TiN颗粒钉扎奥氏体晶界的效果起关键性作用。当钢中氮含 量超过ω(Ti)／ω(N)理想配比时，TiN钉扎晶界的作用最有效。增氮 使TiN的稳定性提高，减少了TiN在高温下的溶解，高温下未溶的 TiN 阻碍奥氏体晶粒长大，细化奥氏体晶粒，相变后铁素体晶粒也细小。
固溶强化：合金元素溶于基体金属中形成固溶体而使金属强化，称为固溶 强化。
碳、氮等间隙式溶质原子嵌入金属基体的晶 格间隙中，使晶格产生不对称畸变造成的强 化效应以及填隙式原子在基体中与刃位错和 螺位错产生弹性交互作用，使金属获得强化 弥散强化：材料通过基体中分布有细小弥散的第二相质点而产生强化的方 法，称为弥散强化。
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。
铌在特殊钢中的应用
铌在特殊钢中的应用中信微合金化技术中心专家委员会孟繁茂摘要本文综述了铌在特殊钢中的应用，重点介绍了铌、钒、钛的冶金特性及其应用原理，提出铌在我国特殊钢品种结构调整、性能优化的应用及其重要性。
关键词铌、微合金化、特殊钢Niobium Application In Special SteelsMENG Fanmao(Expert Committee of CITIC Microalloy Technology Center)Abstract This paper discusses Niobium application in sp ecial steels and introduces the metallurgical characteristics of Nb, V, and Ti and related application theories. It also voices the i mportance of Nb in the aspects of product mix adjustment and proper ty optimization of special steels.Key Words Niobium, Microalloying, Special Steels一、迎接WTO的挑战WTO就要来临了，我国即将加入世贸，这是大好形势。
“山雨欲来，风满楼”，各行各业都在准备迎接世界经济洪流进入我国市场的挑战。
特钢行业也不例外。
近期，关于特殊钢生产现状和特殊钢如何发展的专论文章，连篇累牍。
问题的焦点是我国特殊钢怎样赶上世界先进水平；不外乎引进先进的冶金装备、改造旧设备，实行集约化生产等等。
本文诣在介绍铌在特殊钢中应用和产品性能优化成果，开发新品种趋势，为我国的特殊钢的生产发展，从一个侧面提供知识资源，供钢材生产厂，特钢产品制作厂以及最终用户使用，开发新产品参考应用。
二、现代钢特点现代钢生产的三大技术是材质纯净化，晶粒细化，尺寸精确化。
铌及铌铁的应用
铌及铌铁的应用在钢铁工业中铌可以作为合金剂加入，在不锈钢与耐热钢中加入铌，有利于提高其塑性和抗蚀性，结构钢中加入铌，可改善其焊接性能，并提高强度和可塑性，并阻止焊缝腐蚀。
对高温钢和高温合金来说，铌是不可缺少的，因为铌可以提高高温强度，细化晶粒，阻止高温下晶粒长大。
铌与碳结合成碳化物，可消除碳化铬沉积在不锈钢中的有害作用，提高抗腐蚀能力。
纯铌及其合金用于电子、化学、轻工业、飞机与火箭制造及其他技术方面。
铌铁是钢铁的“味精”，在炼钢时加入适量的铌铁，就会大幅度提高钢材的强度、韧性可焊性和耐腐蚀性。
1990年，中国铌铁消耗不足50吨，2011年以增加到1250吨，含铌钢的产量超过200万吨。
最近10年来，中国钢铁企业使用巴西铌铁，生产出近1000万吨的高强度铌合金钢。
如今，在中国许多大工程建设项目中都已广泛使用国产高强度的含铌钢，如稀奇东送工程，长江、黄浦江的跨江大桥建设，青藏公路以及长江三峡水电站。
碳钢中加入0.02%—0.03%的铌，屈服强度提高了80—100MPa，抗拉强度提高了20—50MPa，且焊接性能好。
不锈钢中一般加入铌为碳量的8—10倍时，可大大提高其抗腐蚀性能。
铌铁的应用领域：铌铁应用不断拓展。
主要用在三级螺纹钢上。
作为微合金元素使用的铌铁，其应用领域越来越广。
上世纪90年代末期，全世界铌铁产量估计超过4000吨，而我国近100多吨，尚属于起步阶段，我国的合金钢一般比例在5%—6%，低于工业发达国家10%—15%的水平。
随着钢铁工业的发张，铌铁用量也将大幅度增长。
以铌代钒的推广有了进展。
铌、钒、钛在钢中的作用主要是细化晶粒和促进碳、氮化物析出强化。
近年来，国能一些钢厂在生产合金钢种已逐步推广以铌代钒。
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。
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、碳和其他合金元素组成的合金材料。
不同的化学元素可以通过合金技术添加到钢中，以改善其性能、增强其力学性能和耐腐蚀性能。
以下是一些常见的化学元素在钢中的作用。
1.碳(C)：碳是钢中最重要的合金元素之一，它可以提高钢的硬度和强度。
添加适量的碳可以增强钢材的硬度，但过量的碳会使钢变脆。
碳浓度低于0.2%的钢称为低碳钢，而碳浓度高于0.5%的钢称为高碳钢。
2.硅(Si)：硅可以提高钢的抗腐蚀性和耐热性能。
它还可以减少钢的热脆性，提高钢的塑性和可焊性。
3.锰(Mn)：锰可以提高钢的强度和硬度。
它还可以改善钢的可塑性、耐热性和耐磨性。
锰还可以降低钢的热脆性，提高钢的焊接性能。
4.硫(S)：硫是钢中的一种杂质元素，它容易形成硫化物。
过高的硫含量会降低钢的可塑性和韧性，使其更容易开裂。
因此，通常需要保持钢中的硫含量低于0.05%。
5.磷(P)：磷是另一种钢中常见的杂质元素。
过高的磷含量会降低钢的韧性和韧性。
因此，钢中的磷含量通常需要控制在很低的水平。
6.铬(Cr)：铬可以提高钢的耐腐蚀性能。
铬与钢中的氧气发生反应，形成一层致密的氧化铬膜，防止进一步的氧化和腐蚀。
二十世纪初使用铬合金的主要用途是防止钢的腐蚀。
7.镍(Ni)：镍可以提高钢的强度、韧性和耐腐蚀性。
镍合金可以防止钢材的氧化和腐蚀，并使钢材更耐高温。
8.钼(Mo)：钼可以提高钢的强度和硬度。
它还可以提高钢的耐高温性能和耐腐蚀性能。
钼合金被广泛用于制造高温和腐蚀性环境下的零件。
9.铌(Nb)、钛(Ti)、钒(V)等微量元素：这些元素可以用来细化钢的晶粒并提高钢的强度。
它们还可以改善钢的耐热性能和切削性能。
总之，钢中的化学元素可以通过调节合金配方的方式对钢的性能进行调控。
通过合理添加不同的化学元素，可以改善钢的硬度、强度、韧性、耐蚀性、耐高温性能和切削性能，以满足不同领域的需求。
各种合金元素在钢中的作用
各种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、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，降低伸长率和端面收缩率。
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。
含铬钢的零件经过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。
焊铬的弹簧钢在热处理时不易脱落。
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.MPa。
随着镍含量的增加，钢的屈服强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。
镍在提高刚强度的同时，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升。
镍可以提高钢对疲劳的抗力和减小钢对缺口的敏感性。
微合金钢(Nb、V、Ti)
沉淀强化 随着转变温度和冷速的不同，析出相在形态和分布特征上存在相间
析出、过饱和铁素体中弥散析出、铁素体内沿位错处析出等几种析出方 式。析出的机理和效果，取决于晶体结构的类型、析出相的尺寸及分布、 微合金元素原子在基体中的扩散及析出速率。总的来说，强化效果与析 出质点的平均直径成反比关系，与析出物质点的体积分数的平方根成正 比关系。
当钢中钒的质量分数低于0.03%时，固溶态的钒才可以占绝大多数，才能 有效地提高淬透性。
与锰提高铌、钒的溶解度一样，钼也提高它们在钢中的溶解度。而添加了 元素钼后，可固溶的钒含量明显增加，可达0.06%左右。
钒在铁素体中的析出
V(C,N)可跟随着γ/α界面的移动在铁素体内随机析出，即为一般析出。 或者平行于γ/α界面，以一定的间距形成片层状分布的相间析出。
球化：球化退火处理 球化退火的主要目的是由热处理使钢铁材料内部的层 状或网状碳化物凝聚成为球状，使改善钢材之切削性能及加工塑性，特别 是高碳的工具钢更是需要此种退火处理。
45钢
35钢
复化：钢铁材料的复相化已成为重要发展方向，广义上讲只要含有两种以上 组织的钢都可称为复相钢
例如马氏体、奥氏体、铁素体、贝氏体、碳化物等，此外引入其他强化手段 如纤维、陶瓷相等，也可成为复相。
相间沉淀转变示意图
V-N钢中V(C,N)析出相
a-0.0051%N；b-0.0082%N；c-0.0257%N；d-0.0095%N，0.04%C
随氮含量增加，V(C,N)量多且弥散度增加。 高温条件下析出反应的化学驱动力小，析出的形核发生在相界上；低温 时，驱动力大，铁素体基体内部也能发生形核。 相间析出的特征之一是温度越低析出相越细
各元素在合金钢中的作用
各元素在合金钢中的作用合金钢由铁和其他元素组成，这些元素对合金钢的性能具有重要的影响。
在合金钢中，各元素的作用可以分为强化作用、抗腐蚀作用、抗磨损作用以及调节作用等。
强化作用是合金钢中各元素最重要的作用之一、添加一些合适的合金元素可以显著提高合金钢的强度、硬度和耐久性。
以下是一些常见的强化元素及其作用：1.碳（C）：铁与碳的组合形成了最常见的钢。
碳可以增加钢的硬度和强度，并改善耐磨性。
高碳钢通常用于制造刀具和弹簧等需要高硬度和强度的产品。
2.硅（Si）：硅可以有效地提高钢的强度和硬度，并有助于控制钢的晶粒尺寸。
硅还可以降低钢的热脆性。
3.锰（Mn）：锰可以提高钢的韧性、硬度和强度，同时促进晶粒细化。
锰还有助于降低钢的热脆性。
4.铬（Cr）：铬是一种常用的合金元素，可以提高钢的硬度、耐磨性和抗腐蚀性。
铬能够形成一层致密的氧化膜，称为“氧化铬膜”，有效地防止钢的进一步氧化和腐蚀。
5.钼（Mo）：钼可以提高钢的强度、硬度和耐切削性能。
钼还可以提高钢的耐高温性能和抗腐蚀性。
6.钛（Ti）：钛可以阻碍钢中的晶粒生长，从而细化钢的晶粒结构。
钛还可以提高钢的强度和耐腐蚀性。
抗腐蚀作用是另一个重要的元素作用。
以下是在合金钢中常用的抗腐蚀元素及其作用：1.镍（Ni）：镍能够提高钢的耐腐蚀性。
镍在钢中的溶解度很高，能够有效地阻止钢的腐蚀。
2.钼：前面已经提到，钼可以提高钢的抗腐蚀性能，特别是在酸性和氯化物环境中。
3.铜（Cu）：铜可以提供钢的抗腐蚀性能，特别是在含有硫酸和盐酸等化学物质的环境中。
抗磨损作用是另一个重要的元素作用。
以下是在合金钢中常用的抗磨损元素及其作用：1.钼：钼可以提高钢的耐磨性能，特别是在高温和高压力条件下。
2.钽（Ta）：钽可以提高钢的抗磨损性能和耐高温性能。
3.铌（Nb）和钛：铌和钛可以用于合金钢中，以提高其耐磨性和耐热性。
最后，元素还可以用于调节合金钢的特性。
以下是一些常用的调节元素及其作用：1.硼（B）：硼可以提高钢的硬度和强度，并有助于钢的热处理和淬火过程。
钢材中各元素作用
钢材中各元素作用
（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效能．（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，能改善软磁效能．
（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．在不鏽钢中，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，可显着改变钢和合金的一些物理效能，提高钢的抗腐蚀能力．
（12）硼；当钢中含有微量的（－％）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效能，特别是和磷配合使用时更为明显．。
柳钢铌钒钛微合金钢的开发与应用
心从事技术开发工作 ，任科长 。
产等技术相结合 ，更加体现了低合金高强度结构
钢的科技含量。在全球经济一体化的今天 ，在世
界钢 铁生 产能 力趋 于饱 和 的背景 下 ，大力 发展微
合 金 钢 ，调 整产 品结 构 无 疑 是 我 国钢 铁 发 展 的 必 由之 路 。含钒 钢 及 钒 、钛 、铌 微 合 金 钢 的 开 发应用前 景非 常广 阔。
应用 ，特别是 １９ 年代后期 ，世界主要钢铁生 ９０ 产 国相继制定 和实施 新一代钢铁 材料 研究发展 计划 ，超细晶粒 、高洁净度 、高均匀度 、微合
金化 是 钢铁 材 料 重 要 发 展 的趋 势 【 而微 合 金 ” 。 化 钢 的 生产 和 应 用 已 经 成 为 钢 铁 企 业 的 发 展 水 平 的重要标 志 Ｉ ２ １ 。
１ 前
言
性 ，并 在保 证 良好 综合 性 能 的同时 ，进一 步降低 生产 成本 。微 合金 化钢 属 于低合 金 高强度 钢 的范 畴 ，也 称作 微合 金 化低合 金 高 强度钢 ，是 近来发
１７ 代 以来 ，铌 、 钛 、钒 、氮 等 合金 元 ９０年 素 做 为 开 发 低 合 金 钢 的有 效 元 素 得 到 了广 泛 的
Ｍ ｉ ｒ － ｌ ｙ Ｓ ｅ ｌｉ ｕ ａ ｇ ｃ ｏ ａ ｌ ｔ ｅ ｎ Ｌｉ ｇ ｎ ｏ
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钒(V)元素在合金钢中的作用
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。
为使淬火后获得细晶马氏体，加入钒是最有效的元素。
钒是强碳化物形成元素，与碳的结合力极强，形成稳定的VC，是典型的高熔点、高硬度、高弥散度碳化物，是强烈提高耐磨性的元素。
无论在回火过程中析出，还是在其他阶段形成VC的质点都是车小弥散的，这种弥散的碳化物质点是造成二次硬化的主要原因。
钒的这个作用经钨还要强。
由于细化了晶粒，使低温回火后的抗弯强度明显提高。
钒能克服磷在钢中引起的冷脆和严重恶化的焊接性能。
在调质钢中钒主要作为细化晶粒和提高回火抗力的元素，加入量约≤0.3%。
在高速钢中钒是保证热硬性的主要元素之一。
钒与钨共同造成高速钢的热硬性，但二者不能互相替代，原因是钒的弥散硬化作用经钨强，但是钨的提高基体合金度并提高回火稳定性的作用是钒所不能替代的。
高速钢中含钒量增加对改变钢中碳化物的组成有显著的影响。
钒是提高工具钢耐磨性最有效的元素，钒虽然有很强的沉淀强化作用，但由于含量过多使加工性能明显恶化，所以在冷模具钢中加入量一般不超过1%。
钛-钒复合加入时，为发挥钒的析出强化作用，钛量不宜过高。
钛的含量过高时，还将降低其韧性。
铌-钒复合加入时，其强度比单独加入Nb的高。
同时可使奥氏体晶粒进一步细化，使冷却后的铁素体晶粒更细小，有利于专长的改善。
研究指出，铌-钒复合加入时，部分钒结合成（NbV）CN，使V（CN）的析出强化作用比只含钒钢的小。
但是，复合化合物（NbV）CN比Nb和钒各自的碳氮化物更细小，而且析出温度更宽，从而更能有效地阻止奥氏体晶粒长大和再结晶过程，最终同时提高强度和韧性。
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合金钢中锰、镍、硅、钒、铬、钼、元素的作用及其作用原理
合金钢中锰、镍、硅、钒、铬、钼、元素的作用及其作用原理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。
薄板坯中钢微合金化对其性能的影响
刘建树 ， 李高 良， 刘耀 辉 ， 张瑞忠 ， 郑 杰 ， 王利波
（ 河北钢铁集 团邯郸公司 连铸连轧厂 ， 河北 邯郸 ０ ５ ６ ０ １ ５ ）
摘
要： 从理论分析结果来看 ， 钒、 钛、 铌、 硼等微合金元素 都能够满 足在 薄板坯连铸 连轧上 的生产 ， 但其作 用机理
及强化强度受到其本身特性 及工艺 条件的影 响而不 同； 钒、 铌、 钛 可 以通过 细化 晶粒 和沉淀 强化来 提高强度 ， 对抑 制再结晶能力 ， 表现为铌 ＞钛 ＞钒 ， 而硼主要表 现能显著提高钢的淬透性 ， 硼微合金钢深加工方面性能显著。
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