不锈钢各元素的相关作用

96Cm
100F 101M 102N
m镅
k锫 f锎 s锿
系 锕 h钍 a镤 铀 p镎 u钚
锔*
m 镄* d 钔* o 锘*
*
***
有二次硬化作用，使钢具有红硬性，提高耐磨性，对钢的淬透性、回火稳定性、力学性能及热强性的影响 W
均与钼相似，稍微降低钢的抗氧化性
锆在钢中作用与铌、钛、钒相似，含量小时，有脱氧、净化和细化晶粒的作用，提高钢的低温韧性，消除 Zr
时效现象，提高钢的冲压性能
注：各成分的含量皆指质量分数。元素周期表
Group 1 2
--
Si + +++ - ++ + - · ·
+- - - -
-
+
-
Cu + · 0 ++ + 0 O · + · 0 --- · · O
+
·
M0 + · - + + - - · ++ ++ - - +++ ++ ++
·
--
C0 + · - + + - - · ++ +++ O - · ·
-
·
++
V + + - + + O O + ++ ++ · - ++++ +
Pb
Bi Po At n
sa
* 镥 铪 钽钨铼 锇 铱 铂 金 汞 铊
铅
铋 钋 砹氡
铯钡
87 88
89-102 103
10 10 10
110
117 118
FR
104
108 109
111 112 113
114
115
116
7
锕系 Lr
567
Uu
Uu Uu
ra
Rf
Hs Mt Uuu Uub Uut Uuq Uup Uuh
a 钾
钙
21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
35 36K
31Ga
Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn
32Ge 锗 33As 砷 34Se 硒 Br r
镓
钪 钛 钒铬锰 铁 钴 镍 铜 锌
溴氪
37 38
RS 5
br 铷锶
39 40 41 42 43 44 45 46 47 48
蚀性及对应力腐蚀的稳定性
降低钢的下临界点，增加奥氏体冷却时的过冷度，细化珠光体组织以改善其力学性能，为低合金钢的重要 Mn
合金元素，能明显提高钢的淬透性，但有增加晶粒粗化和回火脆性的不利倾向
提高钢的淬透性，含量 0.5％时，能降低回火脆性，有二次硬化作用。提高热强性和蠕变强度，含量 2％～3％ Mo（钼）
腐蚀作用，固溶强化作用大，提高耐热合金的热强性，有促使石墨化倾向
B
微量硼能提高钢的淬透性，但随钢中碳含量增加，淬透性的提高逐渐减弱以至完全消失
C
含量增加，钢的硬度和强度也提高，但塑性和韧性随之下降
有固溶强化作用，使钢具有红硬性，提高高温性能、抗氧化和耐腐蚀性，为高温合金及超硬高速钢的重要 C0（钴）
· --- --- · · --
·
--
Cr ++ + - ++ ++ - - · + + · - ++ ++ ---
+++ ---
Ni① + · O + + O O ++ + -- - - · ·
-
·
--
Ni② + · +++ - -- +++ ++ ++ +++ · --- --- · · --
++
53 54X
49In
Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd
50Sn 锡 51Sb 锑 52Te 碲 I e
铟
钇 锆 铌钼锝 钌 铑 钯 银 镉
碘氙
55 56
56-70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81
82
83
84 85 86R
CB
6
镧系 Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl
·
·
·
注：“+”表示提高，“一’’表示降低，“O”表示没有影响，“·”表示影响情况尚不清楚，多个“+”或“一”表示提 高或降低的强烈程度。①表示在珠光体钢中；②表示在奥氏体钢中。
表 1—38 主要合金元素对钢性能影响的有关说明
元素名称
0 对性能主要影响
主要作用为细化晶粒和脱氧，在渗氮钢中能促成渗氮层，含量高时，能提高高温抗氧化性，耐 H2s 气体的 Al
时，提高抗有机酸及还原性介质腐蚀能力
有不明显的固溶强化及提高淬透性的作用，提高蠕变强度，与钢中其他元素化合，有沉淀硬化作用，表面
N
渗氮，提高硬度及耐磨性，增加抗蚀性，在低碳钢中，残余氮会导致时效脆性
Nb 铌 Ni P
固溶强化作用很明显，提高钢的淬透性(溶于奥氏体时)，增加回火稳定性，有二次硬化作用，提高钢的强度、 冲击韧性，当含量高时(大于碳含量的 8 倍)，使钢具有良好的抗氢性能，并提高热强钢的高温性能(蠕变强
** 铹* Db Sg Bh
n
so
钫镭
58C
60N
57La
59P
61P 62S 63E 64Gd 65T 66D 67H 68Er 69Tm 70Yb
镧
e
d
镧
r镨
m钷 m钐 u铕 钆 b铽 y镝 o钬 铒 铥 镱
系
铈
钕
95A
97B 98C 99E
锕 89Ac 90T 91P 92U 93N 94P
合金元素，提高钢的 Ms 点，降低钢的淬透性
提高钢的淬透性，并有二次硬化作用，增加高碳钢的耐磨性，含量超过 12％时，使钢具有良好的高温抗氧 Cr 化性和耐氧化性介质腐蚀作用，提高钢的热强性，是不锈耐酸钢及耐热钢的主要合金元素，但含量高时易
产生脆性
含量低时，作用和镍相似，含量较高时，对热变形加工不利，如超过 O．30％时，在热变形加工时导致高 温铜脆现象，含量高于 O．75％时，经固溶处理和时效后可产生时效强化作用。在低碳合金钢中，特别是 Cu 与磷同时存在，可提高钢的抗大气腐蚀性，2％一 3％的铜在不锈钢中可提高对硫酸、磷酸及盐酸等的抗腐
-
+
--
W+· O+ + - -
+++ +++ -- -- ++ + --
·
--
Al + · - + + · - + · · · -- · +++ --
·
·
Ti +
-
++
+-+ + +
+
S · · - · · - - · · · +++ --- · ·
·
-
·
P + · --- + + - - · · · ++ - · ·
改善切削加工性 包括镧系元素及钇和钪等 17 个元素，有脱气、脱硫和消除其他有害杂质作用，改善钢的铸态组织，O．2％
的含量可提高抗氧化性、高温强度及蠕变强度，增加耐蚀性
S
改善切削性。产生热脆现象，恶化钢的质量，硫含量高，对焊接性产生不好影响
常用的脱氧剂，有固熔强化作用，提高电阻率，降低磁滞损耗，改善磁导率，奥氏体中可提高钢的淬透性，但化合状态存在的钒，会降低钢的淬透性，增加钢的回火稳定性，并
有很强的二次硬化作用，固溶于铁素体中有极强的固溶强化作用。细化晶粒以提高低温冲击韧性，碳化钒
V
是最硬耐磨性最好的金属碳化物，明显提高工具钢的寿命，提高钢的蠕变和持久强度，钒、碳含量比超过
5.7 时，可大大提高钢抗高温高压氢腐蚀的能力，但会稍微降低高温抗氧化性
度等) 提高塑性及韧性，(提高低温韧性更明显)，改善耐蚀性能，与铬、钼联合使用，提高热强性，是热强钢及不
锈耐酸钢的主要合金元素之一
固溶强化及冷作硬化作用很好，与铜联合使用，提高低合金高强度钢的耐大气腐蚀性能，但降低其冷冲压 性能，与硫、锰联合使用，改善切削性，增加回火脆性及冷脆敏感性
Pb 铅 RE
3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
14
15 16 17 18
周期
1 1H 氢
2He 氦
2 3Li 锂 4Be 铍
5B 硼
6C 碳
7N 氮
8O 氧
1 0
9F N
氟 e 氖
11 12
NM 3
ag 钠镁
17 18A 13Al
14Si 硅 15P 磷 16S 硫 Cl r 铝
氯氩
20 19
C 4K
Si 改善综合力学性能有利，提高弹性极限，增加自然条件下的耐蚀性。含量较高时，降低焊接性，且易导致
冷脆。中碳钢和高碳钢易于在回火时产生石墨化
固溶强化作用强，但降低固溶体的韧性，固溶于奥氏体中提高钢的淬透性，但化合钛却降低钢的淬透性。 Ti 改善回火稳定性，并有二次硬化作用，提高耐热钢的抗氧化性和热强性，如蠕变和持久强度，且改善钢的
10 表 1—37 主要合金元素对钢的性能影响
元 强
素名 度
称
屈服
伸长 断面
耐
锻
渗 抗 耐蚀性
弹 冲击
低温 高温
被切
渗碳
冷却
点 硬度 蛊 收缩
磨
压
氮 性氧 化
性 韧度
韧性 强度
削性
性能
速度
率
性
性
能性
Mr① + + 0 + + O O + O -- - + O O O
·
-
Mn② + · · - --- +++ O +