合金元素在金属中的作用

1、1合金元素在钢种的作用随着现代工业和科技的开展,在机械制造中,对零件的强度、硬度、耐磨、耐 腐蚀性以及其他物理化学性能的要求越来越高,碳钢已不能完全满足这些要求.为 使钢合金化而增强其综合性能,必须要添加其他合金元素.本节主要介绍儿种常见 的元素对钢性能的影响.1.1硅在钢种的作用L.对钢性能的影响1提升铁素体和奥氏体的强度和硬度；显著提升钢的弹性极限、屈服强度和屈 服比,对疲劳强度也有所提升.2改善钢的耐磨性3在硅的质量分数超过3%时,钢的塑性和韧性显著下降.4使钢种形成带状组织,造成横向性能低于纵向性能.5使钢的密度、电导率、热导率和电阻温度系数降低.6提升钢在高温情况下的抗氧化水平.7使

2、钢的焊接性变差8当钢的质量分数超过2. 5%时,钢的塑性加工较为困难.2.在钢中的应用1在普通低合金钢中提升强度,改善局部腐蚀水平,在调质钢中提升淬透性和 耐回火性.2硅的质量分数为0. 5%2. 8%的SiMn或SiMnB钢广泛用于高载负荷弹簧材 料.3通常所说的硅钢片是硅的质量分数为1. 0%4. 5%的低碳钢和超低碳钢,常用 于电动机和变压器.4在不锈钢中与M.、队Cr、Ti、N等配用可提升钢的耐腐蚀性以及抗高温氧 化性.5硅含量较高的石墨钢用于冷作模具材料.1.2镒在钢种的作用1对钢性能的影响1在增增强度的同时,对延展性无影响.2由于珠光体被细化,显著提升了低碳和中碳珠光体钢种的强度,

3、使延展性有 所降低.3通过提升淬透性可提升钢的力学性能.4在严格限制热处理工艺的前提下,镒不会降低钢的韧性.5使钢的电导率急剧下降,电阻率相应增大.6随着镒含量的增加,钢的热导率急剧下降,线膨胀系数上升,使快速加热或冷 却成型时形成较大内应力,零件开裂倾向加大.7对永磁合金有利,对软磁合金有害.8当镒的含量很高时,钢的抗氧化性能下降.9可消除钢的热脆性,改善热加工性能.10由于提升了淬透性和降低了马氏体转变温度,对焊接性有不利影响.2在钢种的应用1易切削钢中常有适量的Mn和P, MnS使切削易于碎断.2在普通低合金钢中利用镒提升钢的强度,镒的质量分数一般为心%3渗碳和调制合金结构钢的许多系列中

4、含有质量分数不超过2%的镐.4在弹簧钢、轴承钢和工具钢产品中,镒可提升淬透性.1.3镣在钢中的作用1. 对钢性能的影响.1强化铁素体并细化和增多珠光体,提升钢的强度,对钢的塑性影响较小.常 用来生产各种工具2含镣钢的碳含量可适当降低,因而可使韧性和塑性有所改善.3由于对提升钢的淬透性和耐回火性的作用并不十清楚显,所以镣对调制钢的 意义不大.4提升钢的疲劳性能,减小钢对缺口的敏感性.5强烈降低钢的热导率和电导率.6当镣的质量分数超过15%20%的钢对硫酸和盐酸有很高的耐蚀性,但不能耐 硝酸腐蚀.7含镣较高的钢在焊接时应采用奥氏体焊条,以预防裂纹的产生.2在钢中的应用1单纯的镣钢只有在要求特别高的

5、冲击韧度或很低的工作温度才能使用.2机械制造中使用镣铭或者镣铭钳钢,在热处理后获得强度和韧性配合良好的 综合力学性能.含镣钢特别适用于需要便面渗碳的零件.3在高合金奥氏体不休耐热钢中镣是奥氏体化元素,能提供良好的综合性能, 主要为NiCr系钢.1.4钻在钢中的作用1. 对钢性能的影响1强化钢的基体,在退火或正火状态的碳素钢中提升硬度和强度,但会引起塑 性和冲击韧度的下降.2显著提升特殊用途钢的热强性和高温硬度.3提升马氏体时效钢的综合力学性能,使其具有超强韧性.4提升耐热钢的抗氧化性能.5增加磁饱和性能2在钢中的应用1主要用于高速钢、马氏体时效钢、耐热钢以及精密合金等.1.5铭在钢中的作用1对

6、钢性能的影响1提升钢的强度和硬度,同时参加其它合金元素时,效果显著.2显著提升钢的韧脆转变温度.3含铭量较高时冲击韧度急剧下降.4提升钢的耐磨性,易获得较低的外表粗糙值.5降低钢的电导率和电阻温度系数.6铭使钢的外表形成钝化膜,显著提升钢的耐蚀性.假设有铭的碳化物析出时, 使钢的耐蚀性能下降.7提升钢的抗氧化性能.8可以降低钢的塑性.2在钢中的应用1合金结构钢中主要利用铭提升淬透性,并可在渗碳外表形成铭碳化合物,以 调高其耐磨性.2弹簧中利用铭和其他元素一起提升钢的综合性能.3轴承钢中利用铭对耐磨性的页献及耐磨后外表粗糙度值小的有点.4工具钢和高速钢中主要利用铭提升耐磨性的作用,及具有一定的耐

7、回火性和 韧性等优点.5不锈钢、耐热钢中铭常与镒、氮、镣联合使用.当需形成奥氏体钢时,稳定 铁素体的常与稳定奥氏体的镒、镣之间应有一定的比例.1.6钥在钢中的作用1. 对钢性能的影响1钥对铁素体有固溶强化作用,同时也提升碳化物的稳定性,从而提升钢的强 度.2钳对改善钢的延展性、韧性、以及耐磨性起到有利作用.3钥的质量分数大于3%时,钢的抗氧化性减弱.4钥的质量分数不超过8%的钢仍可以锻、轧,但含量较高时,钢对热加工变形 增高.5钥可以调高钢的耐蚀性,预防钢在氯化物溶液中点蚀.6在碳质量分数为1. 5%的磁钢中,质量分数为的钥可调高剩余磁感和娇 顽力.2. 在钢中的作用1钥钢在许多强狂下可代替铭

8、镣来制造重要零件,常常被用于制造一些耐高 温、耐高压的I阀门和压力容器.2在调制和渗碳结构钢、弹簧钢、轴承钢、工具钢、不锈耐酸钢、耐热钢、 磁钢中都到达广泛的应用.1.7M在钢中的作用1. 对钢性能的影响1少量机可使晶粒细化、提升韧性.2饥含量较高时会导致碳化物弥散析出时,机可调高钢的高温持久强度和蠕变 抗力.3机含量较高时会导致聚集的碳化物出现,使强度降低,碳化物在晶内析出会 降低室温韧性.4饥的碳化物是金属碳化物中嘴硬最耐磨的,弥散分布的碳化物可提升工具钢 的硬度和耐磨性.5在铁镣合金中参加机,经适当热处理后可提升磁导率.在永磁钢中参加机, 能够提升永磁钢的娇顽力.6参加足够量的机,将顽固

9、于饥碳化合物中时,可大大增加钢在高温高压下对 氢的稳定性.不锈钢中,机可改善抗晶间腐蚀的性能.7出现机的氧化物时,对钢的高温抗氧化性不利.8含机钢在加工温度较低时可显著增加变形水平.9饥可改善钢的焊接性.2. 在钢中的应用1在普通低合金钢、合金结构钢、弹簧钢、轴承钢、合金工具钢、高速工具 钢、耐热钢、抗氢钢、低温用钢等系列中的得到广泛应用.1.8钛在钢中的作用1 .对钢性能的影响.1当钛以固溶状态存在于铁素体之中时,其强化作用略高于铝、镒、镣、钥 等.2钛能提升持久强度和蠕变抗力.3钛对钢的韧性有改善作用.4提升钢在高温、高压、氢气中的稳定性.5改善低碳镒钢和高合金钢不锈钢的焊接性.2. 在钢

10、中的应用1钛作为合金元素在普通低合金钢、合金结构钢、合金工具钢、高速工具 钢、不锈钢、耐热钢、永磁合金及铸钢中得到广泛的应用1.9鸨在钢中的作用1.对钢性能的影响1鸨提升了钢的耐回火性,所形成碳化物十分坚硬,因而提升了钢的耐磨性,海 使钢具有一定的热硬性.2提升钢在高温时的蠕变抗力,其作用不如钥强.3强烈降低钢的热导率.4显著提升钢的矫顽力和剩余磁感.5钙对钢的耐腐蚀性和高温抗氧化性影响很小.6变形抗力高,热加工性能较差.2. 在钢中的应用钙主要用于工具钢,如高速钢和热锻模具钢.1. 10硼在钢中的作用1.对钢性能的影响1微量硼可提升钢在淬火和低温回火后的强度,并使塑性略有提升.2经过300400C回火的含硼钢,其冲击韧度有所改善,且降低钢的韧脆转变 温度.3奥氏体格镣钢中参加硼,经固溶和实效处理后,由于沉淀强化作用,强度会有 所提升,但韧性有所下降.4硼对改善奥氏体钢的蠕变抗力有利.在珠光体耐热钢中,硼可提升其高温性 能.5硼的质量分数超过0. 007%时,将导致钢的热崔现象,影响其热加工性能.6含