元素在钢中的作用和热处理时的影响.docx

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1、1、铭（Cr）格能增加钢的淬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，格为不锈耐酸钢及耐热钢的主要合金元素。信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。当铭含量超过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。含铝钢的零件经研磨容易获得较高的表面加工质量。铭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铝的碳化物，从而提高材料表面的耐磨性。含铭的弹簧钢在热处理时不易脱碳。铝能提高工具钢的耐磨性、硬度和淬

2、硬性。有良好的回火稳定性。在电热合金中，倍能提高合金的抗氧化性、电阻和强度。（1）对钢的显微组织及热处理的作用A、铝与铁形成连续固溶体，缩小奥氏体相区域。格与碳形成多种碳化物，与碳的亲和力大于铁和镒而低于鸨、相等.铝与铁可形成金属间化合物。相（FeCr）。B、铭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、在含铝量高的Fe-Cr合金中，若有。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

3、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、铭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)。若有铝的碳化物析出时，使钢的耐腐蚀性能下降。E、提高钢的抗氧化性能。F、铝钢中易形成树枝状偏析，降低钢的塑性。G、由于格使钢的热导率下降，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铝提高淬透性，并可在渗碳表面形成含铝碳化物以提高耐磨性。B、弹簧钢中利用铝和共他合金元素一起提供的综合性能。C、轴承钢中主要利用格的特殊碳化物对耐磨性的贡献

4、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铭提高耐磨性的作用，并具有一定的回火稳定性和韧性。E、不锈钢、耐热钢中铝常与镒、氮、银等联合便用，当需形成奥氏体钢时，稳定铁素体的倍与稳定奥氏体的镒、镇之间须有一定比例，如Crl8Ni9等。F、我国铝资源较少.应尽量节省铝的使用。2、铝(Mo)铝在钢中能提高淬透性和热强性。防止回火脆性，增加剩磁和矫顽力以及在某些介质中的抗蚀性。在调质钢中，铝能使较大断面的零件淬深、淬透，提高钢的抗回火性或回火稳定性，使零件可以在较高温度下回火，从而更有效地消除(或降低)残余应力，提高塑性。在渗碳钢中铝除具有上述作用外，还能在渗碳层中降低碳化物在晶界上形成

5、连续网状的倾向，减少渗碳层中残留奥氏体，相对地增加了表面层的耐磨性。在锻模钢中，铝还能保持钢有比较稳定的硬度，增加对变形、开裂和磨损等的抗力。在不锈耐酸钢中，铝能进一步提高对有抗酸(如蚁酸、醋酸、草酸等)以及过氧化氢、硫酸，亚硫酸、硫酸盐、酸性染料、漂白粉液等的抗蚀性。特别是由于铝的加入，防止了氯离子存在所产生的点腐蚀倾向。含1%左右相的W12Cr4V4Mo高速钢具有高的耐磨性、回火硬度和红硬性等。(1)对钢的显微组织及热处理的作用A、铝在钢中可固溶于铁素体、奥氏体和碳化物中，它是缩小奥氏体相区的元素。B、当钢含量较低时，与铁、碳形成复合的渗碳体；含量较高时可形成钢的特殊碳化物。C、铝提高钢的

6、淬透性，其作用较格强.而稍逊于镒。D、铝提高钢的回火稳定性，作为单一合金元素存在时，增加钢的回火脆性；与铭、镒等并存时，钥又降低或抑止因其他元素所导致的回火脆性。(2)对钢的力学性能的作用A、铝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。B、相对改善钢的延展性和韧性以及耐磨性起到有利作用。C、由于铝使形变强化后的软化和恢复温度以及再结晶温度提高，并强烈提高铁素体的蠕变抗力，有效抑制渗碳体在450-600下的聚集.促进特殊碳化物的析出，因而成为提高钢的热强性的最有效的合金元素。(3)对钢的物理、化学及工艺性能的作用A、在含碳1.5%的磁钢中，2%-3%的钢提高剩余磁感和矫

7、顽力。B、在还原性酸及强氧化性盐溶液中都能使钢表面钝化.因此铝可以普遍提高钢的抗蚀性能，防止钢在氯化物溶液中的点蚀。C、铝含量较高(3%)时使钢的抗氧化性恶化。D、含铝不超过8%的钢仍可以锻、轧，但含量较高时，钢对热加工的变形抗力增高。(4)在钢中的应用A、在调质和渗碳结构钢、弹簧钢、轴承钢、工具钢、不锈耐酸钢、耐热钢、磁钢中都得到了广泛应用。B、铭铝钢在许多情况下可代替格银钢来制造重要的部件。C、我国富产铝，但在世界范围内的储量并不丰富。含相钢在我国应适当发展，但铝是重要战略物资，应注意合理和节约使用。3、硅(Si)硅能溶于铁素体和奥氏体中提高钢的硬度和强度，其作用仅次于磷，较镒、锲、格、鸨

8、、铝和钢等元素强。但含硅超过3%时，将显著降低钢的塑性和韧性。硅能提高钢的弹性极限、屈服强度和屈服比（。s/。b）,以及疲劳强度和疲劳比（。-1/。b）等，这是硅或硅镒钢可作为弹簧钢种的缘故。硅能降低钢的密度、热导率和电导率。能促使铁素体晶粒粗化。降低矫顽力。有减小晶体的各向异性倾向，使磁化容易，磁阻减小，可用来生产电工用钢，所以硅钢片的磁滞损耗较低，硅能提高铁素体的磁导率，使硅钢片在较弱磁场下有较高的磁感强度。但在强磁场下，硅降低钢的磁感强度。硅因有强的脱氧力，从而减小了铁的磁时效作用。含硅的钢在氧化气氛中加热时，表面将形成一层SiO2薄膜，从而提高钢在高温时的抗氧化性。硅能促使铸钢中的柱状

9、晶成长，降低塑性。硅钢若加热或冷却较快，由于热导率低，钢的内部和外部温差较大，因而易裂。硅能降低钢的焊接性能。因为与氧的亲合力硅比铁强，在焊接时容易生成低熔点的硅酸盐，增加熔渣和熔化金属的流动性，引起喷溅现象，影响焊缝质量。硅是良好的脱氧剂。用铝脱氧时酌加一定量的硅，能显著提高铝的脱氧能力。硅在钢中本来就有一定的残存，这是由于炼铁炼钢作为原料带入的。在沸腾钢中，硅限制在V0.07%,有意加入时，则在炼钢时加入硅铁合金。(1)对钢的显微组织及热处理的作用A、作为钢中的合金元素，其含量一般不低于0.4%o以固溶体形态存在于铁素体或奥氏体中，缩小奥氏体相区。B、提高退火、正火和淬火温度，在亚共析钢中

10、提高淬透性。C、硅不形成碳化物，有强烈的促进碳的石墨化的作用，在硅含量较高的中碳和高碳钢中，如不含有强碳化物形成元素，易在一定温度条件下发生石墨化。D、在渗碳钢中，硅减小渗碳层厚度和碳的浓度。E、硅对钢水有良好脱氧作用。(2)对钢的力学性能的作用A、提高铁素体和奥氏体的硬度和强度，其作用较Mn、Ni、Cr.W、Mo、V等更强；显著提高钢的弹性极限、屈服强度和屈强比(。s/。b).并提高疲劳强度和疲劳比(-1/b)oB、硅含量超过3%时显著降低钢的塑性和韧性；硅提高塑/脆转变温度。C、硅易使钢中形成带状组织，使横向性能低于纵向性能。D、改善钢的耐磨性能。(3)对钢的物理、化学及工艺性能的作用A、

11、降低钢的密度、热导率、电导率和电阻温度系数。B、硅钢片的涡流损耗量显著低于纯铁，矫顽力、磁阻和磁滞损耗较低.磁导率和磁感强度较高。但在强磁场中，硅降低磁感强度。C、提高高温时钢的抗氧化性能，但硅含量高时，表面脱碳加剧。D、硅含量超过2.5%的钢，其变形加工较为困难。E、硅降低钢的可焊性。（4）在钢中的应用A、在普通低合金钢中提高强度，改善局部腐蚀抗力，在调质钢中提高淬透性和抗回火性，是多元合金结构钢中的主要合金组元之一。B、硅含量为0.5%-2.8%的SiMn或SiMnB钢（碳含量0.5%-0.7%）广泛用于高载荷弹黄材料，同时加人W、V、Mo、Nb、Cr等强碳化物形成元素。C、硅钢片为含硅1

12、.0%-4.5%的低碳和超低碳钢，用于电机和变压器。D、在不锈钢和耐蚀钢中，与Mo、W、CrAl、Ti.N等配合，提高抗蚀和抗高温氧化能力。E、硅含量较高的石墨钢用于冷作模具材料。4、镒（Mn）镒是良好的脱氧剂和脱硫剂。钢中一般都含有一定量的镒，它能消除或减弱由于硫所引起的钢的热脆性，从而改善钢的热加工性能。镒和铁形成固溶体，提高钢中铁素体和奥氏体的硬度和强度；同时又是碳化物形成元素，进入渗碳体中取代一部分铁原子。镒在钢中由于降低临界转变温度。起到细化珠光体的作用。也间接地起到提高珠光体钢强度的作用；镒稳定奥氏体组织的能力仅次于锲，也强烈增加钢的淬透性O已用含量不超过2%的镒与其他元素配合制成

13、多种合金钢。镒具有资源丰富、效能多样的特点，获得了广泛的应用，如含镒较高的碳素结构钢、弹簧钢。在高碳高镒耐磨钢中。镒含量可达10%14%,经固溶处理后有良好的韧性，当受到冲击而变形时，表面层将因变形而强化，具有高的耐磨性。镒与硫形成熔点较高的MnS。可防止因FeS而导致的热脆现象。镒有增加钢晶粒粗化的倾向和回火脆性敏感性o若冶炼浇铸和锻轧后冷却不当，容易使钢产生白点。(1)对钢的显微组织及热处理的作用A、镒是良好的脱氧剂和脱硫剂，工业用钢中一般均含有一定量的镒。B、镒固溶于铁素体和奥氏体中.扩大奥氏体区，使临界温度A4点升高，A3点降低，(Q+Y)区下移.当镒含量超过12%时，上临界点降至室温

14、以下，使钢在室温时形成单一奥氏体组织。在降低共析温度同时，使共析体中的碳含量减少。C、镒强烈降低钢的Arl和马氏体转变温度(其作用仅次于碳)和钢中相变的速度，提高钢的淬透性，增加残余奥氏体含量。D、使钢的调质组织均匀、细化，避免了渗碳层中碳化物的聚集成块，但增大了钢的过热敏感性和回火脆性倾向。E、镒是弱碳化物形成元素。(2)对钢的力学性能的作用A、镒强化铁素体或奥氏体的作用不及碳，磷、硅，在增加强度的同时，对延展性无影响。B、由于细化了珠光体，显著提高低碳和中碳珠光体钢的强度，使延展性有所降低。C、通过提高淬透性而提高了调质处理索氏体钢的力学性能。D、在严格控制热处理工艺、避免过热时的晶粒长大

15、以及回火脆性的前提下，镒不会降低钢的韧性。(3)对钢的物理、化学及工艺性能的作用A、随镒含量的增加，钢的热导率急剧下降，线胀系数上升，使快速加热或冷却时形成较大内应力，工件开裂倾向增大。B、使钢的电导率急剧降低，电阻率相应增大，电阻温度系数下降。C、使矫顽力增大，饱和磁感、剩余磁感和磁导率均下降，因而镒对永磁合金有利，对软磁合金有害。D、镒含量很高时，钢的抗氧化性能下降。E、使钢中的硫形成较高熔点的MnS,避免了晶界上的FeS薄膜，消除钢的热脆性，改善热加工性能。F、高镒奥氏体钢的变形阻力较大，且钢锭中柱状结晶明显，锻轧时较易开裂。G、由于提高了淬透性和降低了马氏体转变温度，对焊接性能有不利影响。在适当范围内应降低碳含量。(4)在钢中的应用A、易切削钢中常有适量的镒和磷，MnS夹杂使切屑易于碎断。B、普通低合金钢中利用镒来强化铁素体和珠光体，提高钢的强度，镒含量一般为C、渗碳和调质合金结构钢的许多系列中含有不超过2%的镒OD、弹簧钢、轴承钢和工具钢中利用镒强烈提高淬透性的作用，可采用油淬和空冷的淬火工艺，减少开裂、扭曲和变形。E、耐磨钢、无磁钢、不锈钢、耐热钢，包括高碳高镒耐磨铸钢(C:1.0%-l.4%,Mn:10%-14%),中碳高锦无磁钢(C:0.3%-O.6%,Mn:18%-19%),低