钢中合金元素的作用
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）。
合金元素在钢中的作用
一、合金元素在钢中的作用由于碳素钢的强度及淬透性低，热硬性差，耐磨、耐蚀和耐热性能都比较低。
引入合金钢（—冶炼时，有选择地向钢液中加入一些合金元素，如锰、硅、铬等，称为合金钢）。
钢中加入合金元素改变了钢的组织结构和性能，同时也改变钢的相变点和合金状态图。
1、合金元素对钢中基本相（铁素体和Fe3C）的影响加入合金元素时，一部分溶于铁素体形成合金铁素体另一部分溶于渗碳体，形成合金渗碳体，也可以和碳直接结合形成特殊的合金碳化物。
合金渗碳体（如（Fe、Mn)3C）和合金碳化物（TiC、VC）主要以第二相强化的方式来提高材料的力学性能，碳化物类型，数量、大小及分布对钢性能有影响。
凡与Fe原子半径相差愈大的合金元素，以及合金元素与铁素体晶格类型不同时，强化效果愈明显。
2、合金元素对铁碳合金相图影响A.合金元素对γ相区的影响利用合金元素能扩大（锰、镍、钴）或缩小（铬、钒、钼、硅）γ相区作用,可生产出奥氏体钢和铁素体钢B.合金元素对S点,E点的影响凡能扩大γ相区的合金元素,如Mn 、Ni等,均使S、E向左下方移动;凡能缩小γ相区的合金元素,如铬、硅等,均使S、E点向左上方移动.（S点左移，表示共析点的碳含量降低；E点左移，表示发生莱氏体转变的碳含量降低。
）3、合金元素对钢热处理的影响。
A.对奥氏体化的影响.大多数合金元素都减缓钢的奥氏体化过程。
含有碳化物形成元素的钢，碳化物不易分解。
B.对奥氏体晶粒大小的影响。
大多数合金元素都能不同程度地阻碍奥氏体晶粒长大。
尤其是合金碳化物在高温下比较稳定，分布在A的晶界上，阻止A晶粒长大C.合金元素对过冷奥氏体转变的影响。
大多数合金元素均不同程度使C曲线右移（有些合金元素能改变C曲线的形状）使临界冷却速度减小，提高钢的淬透性。
D.合金元素对M相变温度也有影响,大多数合金元素使Ms点下降。
4、合金钢分类通用分类方法有 :◆按合金元素的质量分数◆按合金元素的种类分：铬钢、锰钢、铬镍钢、硅锰钼钒钢等◆按主要用途分：分类钢种主要用途：●构造用合金钢：刚强度低合金钢低Mn、低Si-Mn——汽车车身、构造用机件、船体●热处理用中合金钢： Ni、Cr、Ni- Cr、Cr- Mo、Ni- Cr-Mo——曲柄轴、螺栓、齿轮、大型轴●表面硬化钢：二、常用合金元素在钢中的作用为了合金化而加入的合金元素，最常用的有硅、锰、铬、镍、钼、钨、钒等。
合金元素在钢中的作用
（ 碳） 钢 中加入合金元素后 ， 由 于 本 身 的 扩 散 能 力 很 差， 同时， 大 多 数 合 金 元 素 都会 降 低 碳 原 子 的扩 散 能 力 ， 从 而 增 大基 本 相 （ 固溶 体 、 金 属 化 合 物） 的稳 定 性 ， 使 钢 在 热 处 理 时 的各 种 转 变 被 推 迟和 滞 后 。 可见， 合 金 元 素 的作 用 是 通 过影 响热 处 理 工 艺过 程 中的 相 变 显现 出来 。 合 金 元 素 在 钢 中 的存 在 形 式 主 要 有 两 种 ： 一 是 溶
如图１ — １ （ ａ ） 所示； 强 碳化 物形 成元 素 ｃ ｒ 、 ｗ、 Ｍ０ 、 Ｖ、 Ｔ ｉ 等， 不 仅 使 Ｃ 曲线 右 移 ， 同 时还 将 珠 光 体 和 贝 氏体 转 变 分 成 两 个 区域 。 如 图 １ － １ （ ｂ ） 所示。 但 值 得 注 意 的 是 ， 只 有 合 金 元 素 完 全 溶 于 奥 氏 体 中才 会 使 Ｃ 曲线 右 移 ， 提 高 钢 的 淬 透 性 。 如 果 碳 化 物 形 成 元 素 未 能 溶 入 奥 氏体 ，而 是 以 未 溶 碳 化 物 微 粒 形 式存在 ， 在冷却 过程 中却会促进 过冷奥 氏体分解 ， 而 加 速 珠 光 体 的相 变 ， 这 样 反 而 会 降低 钢 的 淬 透 性 。
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例如， Ｍ ｎ可 以提 高 钢 的 常 温 强 度 、
硬 度及 耐磨 性 ， 含量 高 时 ， 焊 接 应 力 增 加。 Ｍｎ可 使 钢 的 高温 短 时 强 度 提 高 ， 但 对 持 久 强 度 和 蠕 变 极 限及 没 有 明显 的影 响 。 Ｃ ｒ 能提 高 钢 的强 度 。Ｃ ｒ 对 提 高钢 的 高 温 组 织 稳 定
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。
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。
冷作模具钢中合金元素的作用
冷作模具钢中合金元素的作用
在冷作模具钢中，合金元素的作用主要在于提高淬透性和耐磨性。
这些元素通常包括铬（Cr）、钼（Mo）、钴（Co）等。
1. 铬（Cr）：是一种重要的合金元素，可以为钢提供强度、硬度和耐腐蚀性能。
在冷作模具钢中，铬的主要作用是增加钢的硬度和耐磨性。
同时，铬还可以形成硬质的氧化物膜，防止钢材的氧化和腐蚀。
2. 钼（Mo）：一种常见的微合金元素，在冷作模具钢中的作用主要是增加
钢材的硬度和尺寸稳定性。
此外，钼还可以提高钢的高温强度和耐腐蚀性。
3. 钴（Co）：一种贵重的合金元素，主要用于增加钢材的强度和韧性。
在
冷作模具钢中，钴的主要作用是提高钢材的强度和耐磨性能，特别适用于大型模具的制造。
请注意，对于耐磨性要求高的模具，多采用加入碳化物形成元素，例如Cr、Mo、W、V等元素的多元合金钢。
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用的信息，建议查阅金属材料专业书籍或咨询金属材料领域专业人士。
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、等，它们大多是过渡族元素，在周期表上均位Fe、Mn、Cr、Mo、W、V、Nb、Ti 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。
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。
合金元素在钢中的作用
四、合金元素对Fe-Fe3C状态图的影响
在铁碳合金中加入某种合金元素后，相当于二元合金变成了 三元和金。因此，必然会引起Fe-Fe3C状态图中临界点、相 区等发生相应变化。
3.1对奥氏体形成的影响
合金元素的加入提高了钢奥氏体化温度和延长了奥氏体化的 时间。Al、Ti、Nb、V元素强烈阻止了奥氏体晶粒长大，W 、Mo中等阻止奥氏体晶粒长大，C、P、Mn（高碳时）促进 奥氏体晶粒长大。
3.2 对Fe-Fe3C状态图中γ区的影响 根据对Fe-Fe3C状态图中γ区的影响，可以将合金元素分为 扩大γ区的元素和缩小γ区的元素两大类。
二、合金元素与碳氮的作用
碳是提高钢的强度和硬度的最有效元素合金元素 根据其与钢中碳的相互作用，可分为碳化物形成元 素和非碳化物形成元素两大类。 1、非碳化物形成元素 这类元素在钢中不能与碳化合，主要以原子态存在 于奥氏体中，Si、Al、Cu、Ni和Mo等即属于这一类 元素。
2、碳化物形成元素
这类元素能与钢中的碳化合，形成各种类型的碳化物。按其与碳结合 的能力由强到弱，这类元素依次是Ti、Zr、V、Nb、W、Mo、Cr、Mn 。只要有碳化物形成元素存在，Fe3C就不是钢中唯一的碳化物。 Ti、Zr、V、Nb等是强碳化物形成元素，能与碳单独结合，形成TiC、 ZrC、VC、NbC等特殊化合物。 Mn是弱碳化物形成元素，多溶于渗碳体中，形成渗碳体类型的碳化物 ，如（Fe、Mn)3C，这类碳化物常称为合金渗碳体。 W、Mo、Cr等是中强合金元素，当其含量低时，多溶于渗碳体，形成（ Fe、W)3C、（Fe、Mo)3C、（Fe、Cr)3C等合金渗碳体；而当其含量 足够高时，则单独形成（W、Fe)6C、（Cr、Fe)7C3和Cr23C6等特殊化 合物。
钢铁材料中的八大元素
钢铁材料中的八大元素钢铁材料中的八大元素包括碳（C）、硅（Si）、锰（Mn）、磷（P）、硫（S）、铁（Fe）、氮（N）、氧（O）。
这些元素在钢铁材料中的作用和影响如下：1.碳（C）：是钢铁中最重要的合金元素之一，它显著影响钢的强度、硬度和塑性。
碳含量的增加可以提高钢材的强度，但同时会降低其塑性和韧性，尤其是低温冲击韧性。
建筑用钢的含碳量通常要求在0.22%以下。
2.硅（Si）：作为脱氧剂加入普通碳素钢中，适量的硅可以提高钢材的强度，对塑性、冲击韧性等无显著不良影响。
但含量过高会降低钢材的塑性、冲击韧性和可焊性。
3.锰（Mn）：是一种弱脱氧剂，能够提高钢材的强度和耐磨性，同时也能改善钢材的韧性。
锰在钢中还能与硫形成硫化锰，从而减少硫的有害影响。
4.磷（P）：通常被视为有害元素，因为它会增加钢的冷脆性，降低其冲击韧性。
然而，在某些特定类型的钢中，磷可以用来提高强度。
5.硫（S）：也是一种有害元素，它会降低钢材的焊接性和耐腐蚀性，增加热脆性。
在炼钢过程中应尽量降低硫的含量。
6.铁（Fe）：是钢的基本元素，普通碳素钢中约占99%。
铁是构成钢铁材料的主要成份。
7.氮（N）：在钢中通常被视为有害元素，因为它会降低钢材的塑性和韧性，尤其是在铝脱氧的镇静钢中。
然而，适量的氮可以作为合金元素提高钢的强度。
8.氧（O）：在钢中也是有害元素，它会降低钢材的力学性能，尤其是冲击韧性。
炼钢过程中会采取措施减少氧的含量。
这些元素的存在和比例决定了钢铁材料的微观组织和相结构，进而影响了钢铁的宏观性能，如强度、硬度、塑性、韧性等。
通过调整这些元素的含量，可以制造出满足不同需求的钢铁产品。
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、铬Cr 铬在钢中的角色多元且重要，它会形成稳定而硬的碳化物，而且具有抗蚀性，其主要作用有：a、增进钢的硬化能力和渗碳作用。
b、使钢在高温时具有高强度。
c、能增加耐磨耗性。
d、增高钢的淬火温度。
e、能增进钢的抗腐蚀性。
2、镍Ni 镍在钢中的影响有：a、增进钢的硬化能力。
b、能降低热处理时的淬火温度，因为在处理时的变形小。
c、能增加钢的韧性。
d、高镍合金钢能耐腐蚀，例如：不锈钢就含有8%左右的镍。
3、钨W 钨能耐高温，而且溶于钢中会与碳形成碳化物成为碳化钨，能提高钢的强度。
此外，a、钨能提高钢的淬火温度。
b、加强钢钢的断面组织细微化，抵抗挥霍软化。
c、可以降低淬火时钢的晶粒生长趋势。
d、钨钢刀具有红热硬度。
e、可增加钢的保磁性，故可配入钢中而制造永久磁钢。
4、钒V 钒可以无限量固溶入钢中，并能阻止奥氏体晶粒的长大，钒在钢中有脱酸除氧的能力，故含钒的钢，其断面结晶密实，此外，钒的作用还有：a、能提高淬火温度。
b、改善硬化能力，高温淬火加热时，能阻止其晶粒生长。
c、有助于钢的结晶组织细微化。
5、锰Mn 锰亦为钢中的重要元素，其作用及影响如下：a、添加适量时，锰含量增加可增加钢的最大强度及硬度。
b、锰有脱氧及脱硫的功效，故锰能发挥钢的锻造性与可塑性。
c、锰在钢中含量多，可降低钢的淬火温度。
d、可增进钢的硬化深度，尤其在含碳量高的由硬性锰钢最为显著。
6、钼Mo 钼可增加钢的最大强度及硬度，因此，在合金钢中也颇为重要：a、能改善钢在高温下抗拉及潜变强度。
b、在工作红热情况下，能使钢的硬度保持不变。
c、高速工具钢含钼，可予以较佳的机器切割性能。
d、合金钢中加入钼可去除回火脆性。
7、钴Co 钴为制造合金钢的重要元素，在钢中可以生成碳化物，但也可能有不良影响，它具有以下特性：a、钴可替代镍，如增加强度及耐热等性能。
b、会降低钢的硬化能。
c、能提高钢的淬火温度。
d、增加钢的保磁能力，故为制造磁石钢的主要元素。
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。
各元素在钢铁中的作用
各元素在钢铁中的作用钢铁是一种重要的建筑和工程材料，由铁和少量碳以及其他元素组成。
这些元素的添加可以改善钢铁的性能，使其适应不同的应用领域。
以下是各元素在钢铁中的作用：1. 碳（Carbon）：碳是钢铁中最常见的合金元素，其添加可以增加钢铁的硬度和强度。
具体来说，碳在钢铁中形成了碳化铁颗粒，这些颗粒使钢铁更加坚硬。
同时，适量的碳还可以提高钢铁的可加工性和耐磨性。
2. 硅（Silicon）：硅的添加可以改善钢铁的耐磨性、耐蚀性和热稳定性。
硅还可以降低钢铁的磁性，使其成为非磁性材料。
硅还可以促进钢铁中的纯净化过程，去除杂质并提高钢铁的质量。
3. 锰（Manganese）：锰的添加可以提高钢铁的硬度、强度、韧性和耐磨性。
锰还可以有效地抑制钢铁中的气体和杂质形成，并提高钢的挠曲强度和抗疲劳能力。
4. 磷（Phosphorus）：磷是钢铁中最常见的杂质之一，但适量的磷可以提高钢铁的硬度和强度。
然而，过量的磷会导致脆性，并降低钢铁的延展性。
因此，通常需要控制磷含量。
5. 硫（Sulfur）：硫是钢铁中另一个常见的杂质元素。
适量的硫可以提高钢铁的易切削性和加工性。
然而，过量的硫会降低钢铁的韧性和延展性，并导致热处理过程中的裂纹和剪切断裂。
6. 钼（Molybdenum）：钼的添加可以提高钢铁的硬度、强度和耐腐蚀性。
钼还可以增加钢铁的耐高温性能，使其在高温下仍保持良好的强度和韧性。
7. 铬（Chromium）：铬的添加可以提高钢铁的硬度、强度和耐腐蚀性。
铬还可以形成一种稳定的氧化层，保护钢铁不被氧化，从而提高其抗氧化能力。
8. 镍（Nickel）：镍的添加可以提高钢铁的韧性和抗腐蚀性能。
镍还可以改善钢铁的可塑性和加工性，并提高钢铁在高温下的性能。
9. 钒（Vanadium）：钒的添加可以提高钢铁的硬度、强度和耐磨性。
钒还可以改善钢铁的耐热性和热处理特性。
10. 钛（Titanium）：钛的添加可以提高钢铁的硬度、强度和耐腐蚀性。
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
元素在钢中的作用一、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。
而钢材的热加工温度一般在1150～1200℃以上，所以当钢材热加工时，由于 FeS化合物的过早熔化而导致工件开裂，这种现象称为“热脆”。
含硫量愈高，热脆现象愈严重，故必须对钢中含硫量进行控制。
高级优质钢：S＜0.02%～0.03%；优质钢：S＜0.03%～0.045%；普通钢：S＜0.055%～0.7%以下。
2）磷磷是由矿石带入钢中的，一般说磷也是有害元素。
磷虽能使钢材的强度、硬度增高，但引起塑性、冲击韧性显著降低。
特别是在低温时，它使钢材显著变脆，这种现象称"冷脆"。
冷脆使钢材的冷加工及焊接性变坏，含磷愈高，冷脆性愈大，故钢中对含磷量控制较严。
高级优质钢：P＜0.025%；优质钢：P＜0.04%；普通钢：P＜0.085%。
3）锰锰是炼钢时作为脱氧剂加入钢中的。
由于锰可以与硫形成高熔点(1600℃)的 MnS，一定程度上消除了硫的有害作用。
锰具有很好的脱氧能力，能够与钢中的FeO成为MnO进入炉渣，从而改善钢的品质，特别是降低钢的脆性，提高钢的强度和硬度。
因此，锰在钢中是一种有益元素。
一般认为，钢中含锰量在0.5%～0.8%以下时，把锰看成是常存杂质。
技术条件中规定，优质碳素结构钢中，正常含锰量是0.5%～0.8%；而较高含锰量的结构钢中，其量可达0.7%～1.2%。
4）硅硅也是炼钢时作为脱氧剂而加入钢中的元素。
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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1、合金固溶体 α—Fe(Me) 2、合金渗碳体 (Fe,Me)3C 3、合金碳化物 TiC 、NbC 、 WC 、 VC 、Cr7C3、MoC 4、非金属夹杂 MnS, MnO, SiO2 , Al2O3 5、Cu , Pb 以游离状态存在
合金元素在钢中的存在形式取决于：
3、增大回火脆性
回火脆性：在某些温度区间回火时，钢的硬度显著下 降的现象。
消除方法：①快冷；②加入 Mo 或 W
合金钢的强化机制：
合金F 的固溶强化 M位错强化 细晶强化（F、M晶粒度，P片间距↓） 弥散强化（也称第二相（沉淀）强化）
六、结构钢中常用的合金元素及其作用
主加元素：Cr、Ni、Si、Mn 辅加元素：W、Mo、V、Ti、B
所有的合金元素都使S点左移，而大部分合金 元素均使E点左移，因此，含碳量相同的碳钢 和合金钢具有不同的显微组织。 使共析转变点S左移 → 钢中P%↑，强度增加 。
使共晶转变点E 左移 → 钢中出现Ld ' 。 3、对共析转变温度A1的影响
扩大A相区的元素使铁碳合金相图中共析转变 温度A1下降；缩小A相区的元素则使其上升， 并都使共析反应在一个温度范围内进行。
☆碳化物的稳定性越高，热处理加热时，碳化物的溶解 及奥氏体的均匀化越困难。同样在冷却及回火过程中 碳化物的析出及其聚集长大也越困难。
2.形成合金固溶体
凡是溶入铁素体的合金元素均起固溶强化作 用，即，使钢的强度和硬度提高、韧性降低。
三、合金元素对铁碳合金相图的影响
1、对奥氏体相区的影响 （1）扩大A区 Ni、Mn、Co、C、N、Cu等元素的加入会使奥氏体相 区扩大，特别是Ni、Mn的影响更大
1、合金元素本身的性质 2、合金元素的含量以及碳的含量 3、热处理条件（加热温度、冷却条件）
1.形成合金碳化物
☆ Mn：弱碳化物形成元素， Cr、Mo、W：属于中强碳化物形成元素， Ti、Nb、V：是强碳化物形成元素。
☆与C的亲和力强的合金元素形成的特殊碳化物 稳定性好，具有高熔点、高硬度、高耐磨性和 不易分解等特点。
四、合金元素对钢热处理的影响
1、合金元素对加热时相变的影响
⑴对奥氏体形成速度的影响
☆ Cr、Mo、W、V、Ti、Nb、Zr等强碳化物形成元素与 C的亲和力强，形成难溶于奥氏体的合金碳化物， 显著阻碍C的扩散，大大减慢奥氏体形成速度。 为了加速碳化物的溶解和奥氏体成分的匀化，必 须提高加热温度并保温更长时间。
2、合金元素对过冷奥氏体转变的影响
⑴合金元素对C曲线的影响
★除Co外，几乎所有合金元素溶入奥氏体后都增大过冷奥 氏体的稳定性，使C曲线右移，即提高钢的淬透性。 Mo、Mn、W、Cr、Ni、Si、Al对淬透性作用依次由强到弱。 ★ 对C曲线形状的影响
注意：
★加入合金元素，只有完全溶入奥氏体才能提高淬透性。 ★两种或多种合金元素同时加入对淬透性的影响，比单一元 素的影响强得多。
室温下 1Cr18Ni9 为单相A体不锈钢 高锰钢 Mn13 水韧处理后获 得单一的A体
（2）缩小A区
Cr、W、Mo、V、Ti、Al、Si等 元素的加入会使奥氏体相区缩 小，特别是Cr、 Si含量高时将 限制A体区，甚至完全消失。
1Cr17Ti 0Cr13 为单相F体
2、对铁碳相图中S点、E点的影响
合金元素对VK影响的示意图
合金元素对C 曲线影响示意图
⑵合金元素对马氏体转变的影响 ★Si基本不影响Ms、Mf点，除Co、Al外，多数 合金元素使Ms、Mf点下降，导致残余奥氏体增加。
合金元素对Ms点的影响
合金元素对残余奥氏体量的影响 （含1.0％的钢在1150℃淬火）
五、合金元素对回火转变的影响
重点要求
1. 合金元素在钢中的作用， 合金元素对钢的热处理、机械性能的影响。
2. 回火稳定性、回火脆性、弥散硬化、 二次硬化等概念。
☆ Co、Ni等部分非碳化物形成元素能增大C的扩散速 度，使奥氏体形成速度加快。
☆ Al、Si、Mn等合金元素对奥氏体形成速度影响不大。
⑵对奥氏体晶粒大小的影响
➢除Co、Ni以外，绝大多数合金元素，特别是强 碳化物形成元素由于形成合金渗碳体和特殊碳化 物，更难溶入奥氏体中，并且阻碍奥氏体晶界的 移动和奥氏体晶粒的长大，起到细化晶粒的作用。 ➢V、Ti、Nb、Zr强烈阻碍A体晶粒长大 ➢W、Cr、Mo中等阻碍A体晶粒长大 ➢Mn、B促进A体晶粒长大
1、提高回火稳定性
回火稳定性：淬火钢在回火时硬度下降快慢的性质。 原因：（1）推迟马氏体的分解和残余奥氏体的转变
(即在较高温度才开始分解和转变) （2）提高铁素体的再结晶温度 提高回火稳定性作用较强的合金元素有： V、Si、Mo、W、Ni、Co等。
2、产生二次硬化
二次硬化：淬火钢在回火时 随着回火温度的升高，硬度 不下降反而升高的现象。