元素在钢中的作用

钼、镍、铜、钒在钢种的作用是什么？材料知识阅读2010-01-05 20:25:24 阅读128 评论0 字号：大中小

合金元素在钢中的作用

Mn

1、在低含量范围内，对钢具有很大的强化作用，提高强度、硬度和耐磨性

2、降低钢的临界冷却速度，提高钢的淬透性

3、稍稍改善钢的低温韧性

4、在高含量范围内，作为主要的奥氏体化元素

Si

1、强化铁素体，提高钢的强度和硬度

2、降低钢的临界冷却速度，提高钢的淬透性

3、提高钢的氧化性腐蚀介质中的耐蚀性，提高钢的耐热性

4、磁钢中的主要合金元素（含量在0.40%范围内时，改善热裂倾向，含量高时，易形成柱状晶，增加热裂倾向。）

Cr

1、在低合金范围内，对钢具有很大的强化作用，提高强度、硬度和耐磨性

2、降低钢的临界冷却速度，提高钢的淬透性

3、提高钢的耐热性

4、在高合金范围内，使钢具有对强氧化性酸类等腐蚀介质的耐腐蚀能力

Mo

1、强化铁素体，提高钢的强度和硬度

2、降低钢的临界冷却速度，提高钢的淬透性

3、提高钢的耐热性和高温强度

Ni

1、提高钢的强度，而不降低其塑性，改善钢的低温韧性

2、降低钢的临界冷却速度，提高钢的淬透性

3、扩大奥氏体区，是奥氏体化的有效元素

4、本身具有一定耐蚀性，对一些还原性酸类有良好的耐蚀能力

Al

1、炼钢中起良好的脱氧作用

2、细化钢的晶粒，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

RE

1、炼钢中起脱硫、去气、净化钢液作用

2、细化钢的晶粒，改善铸态组织

S:

1、硫在钢中以FeS-Fe共晶体存在于钢的晶粒周界，降低钢的力学性能，优制钢含硫量一般应限制在0.04%以下。

2、在机械制造中，有时为了改善某些钢的切削加工性能，人为将含硫量提高，以形成硫化物，起中断基体连续性的作用。

3、硫含量的提高，增加铸件热裂倾向。

H:

炼钢过程中钢液从炉气中吸收氢

钢液中氢的溶解度随温度升高而提高，在缓慢凝固条件下，氢以针孔形态析出。快速凝固时，析出氢在铁的晶格内造成高应力状态，导致脆性。

N:

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。

O:

1、钢液中溶解的FeO 在凝固前温度降低过程中与钢液中的碳起反应，生成一氧化碳气泡，

在铸件中造成气孔。

2、钢液凝固过程中，FeO因溶解度下降而析出在钢的晶粒周界处，降低钢的性能。

一、合金渗碳钢

渗碳钢通常是指需经渗碳处理后使用的钢材，具有外硬内韧的性能，用于承受冲击的耐磨件，如汽车、拖拉机中的变速齿轮，内燃机上的凸轮轴、活塞销等。

[化学成分]：低碳，一般wC=0.10％～0.25％，以保证零件心部具有足够的塑性、韧性。主要合金元素是Cr，还可加入Ni、Mn、B、W、Mo、V、Ti等，其中，Cr、Ni、Mn、B的主要作用是提高淬透性，使大尺寸零件淬火后心部得到低碳马氏体组织，以提高强度和韧性；少量的W、Mo、V、Ti能形成细小、难溶的碳化物，以阻止渗碳过程中高温、长时间保温条件下晶粒长大。在零件表层形成的合金碳化物还可提高表面渗碳层的耐磨性。

[常用牌号]：主要有20Cr、20CrMnTi、20Cr2Ni4等。

20Cr钢常用来制造负荷不大、小尺寸的一般渗碳件，如小轴、小齿轮、活塞销等，也可在调质状态下使用，制造工作速度较大并承受中等冲击载荷的零件。这个钢在渗碳时易过热，表面也容易出现渗碳体网。

20CrMnTi是应用最广泛的合金渗碳钢，用于截面在30mm以下、高速运转并承受中等或重载荷的重要渗碳件，如汽车、拖拉机的变速齿轮、轴等零件。

20Cr2Ni4钢用作大截面、较高载荷、交变载荷下工作的重要渗碳件，如内燃机车的主动牵引齿轮、柴油机曲轴等。

[热处理及性能]：预先热处理为正火，其目的是为了改变锻造状态的不正常组织，获得合适的硬度以利切削加工。最终热处理一般是渗碳后淬火加上低温回火。使表层获得高碳回火马氏体加碳化物，表面硬度一般为58～64HRC；而心部组织则视钢的淬透性高低及零件尺寸的大小而定，可得到低碳回火马氏体或其他非马氏体组织，心部具有良好的强韧性。

常用合金渗碳钢的牌号、化学成分、热处理、力学性能及用途（摘自GB/T3077—1999）

牌号热处理力学性能应用举例

第一次淬火温度/℃第二次淬火温度/℃回火温度σ σ δ5 AK

/MPa /MPa /% /J

不小于

20Cr 880 水、油780～820 水、油200水、空540 835 10 47 截面在30mm以下形状复杂，心部要求较高强度、工作表面承受磨损的零件，如机床变速箱齿轮、凸轮、蜗杆、活塞销、爪形离合器等

20Mn2 880 水、油200 水、空590 785 10 47 代替20钢制作小型渗碳齿轮、轴、轻载活塞销，汽车顶杆、变速箱操纵杆等

20CrMnTi 880 油870 油200 水、空850 1080 10 55 在汽车、拖拉机工业中用于截面在30mm以下，承受高速、中或重载荷以及受冲击、摩擦的重要渗碳件，如齿轮、轴、齿轮轴、爪形离合器、蜗杆等

20MnVB 860 油200 水、空885 1080 10 55 模数较大，载荷较重的中小渗碳件，如重型机床上的齿轮、轴，汽车后桥主动、从动齿轮等