金屬元素對鋼材性能的影響

1、 18種金屬元素對鋼性能的影響1、 Al（1）Al當鋼中其含量小于35%時，是一有益的元素。其作用是：高的抗氧化性和電阻。作為強烈脫氧劑加進的Al，可生成高度細碎的、超顯微的氧化物，分散于鋼體積中。因而可阻止鋼加熱時的晶粒長大（含Al10%，在加熱1200才有細化作用，否則其作用甚?。┖透纳其摰拇阃感?。所以這些氧化物成為結晶的中心，而在鋼冷卻時又對A體分解起促進作用。作為合金元素，有助于鋼的氮化，因而可提高鋼的熱穩(wěn)定性。所以AlN本身在加熱時具有高穩(wěn)定性，與都有利于減弱鋼的過熱傾向?？筛纳其摰目寡趸?，考慮和，能提高鋼的電阻，與Cr共同用于制造高電阻鉻鋁合金：如Cr13Al4、1Cr17Al5

2、、1Cr25Al5。Al使電阻增高的程度比Cr還高的多。在Cr鋼中加Al，會粗晶易脆，所以其量一般不超過5%，個別才有89%。對硅鋼而言，Al可減少鐵心損失，降低磁感強度，與氧結合可減弱磁時效現(xiàn)象，但Al的氧化物會使磁性變壞。Al（0.5%）也會使硅鋼變脆。（2）Al的不良影響   促進鋼的石墨化，減少合金相中的碳溶濃度，所以硬度、強度降低。   加速脫碳    當Al含量增加至35%時，89%將會大大地促進鋼錠的柱狀結晶過程。因此而大大增加鋼的機械熱加工的困難，也使鋼極易脫碳。（其熱加工之所以困難是因為該合金鋼錠具有粗晶結構，且其晶

3、體的解理極弱，所以導熱性低，加熱時容易出現(xiàn)大的溫度差而鍛裂，甚至鋼錠的去皮加工都會使其晶界氧化而破壞。此外，它在800以上的高溫長時間停置也極易變脆。一般合金鋼中含Al量：  合金結構鋼：  Al=0.41.1% (38CrAlA、38CrMoAlA、38CrWVAlA等)  耐熱不起皮鋼：Al=1.14.5% (Cr13SiAl、Cr24Al2Si、Cr17Al4Si等)電熱合金：    Al=3.56.5% (Cr13Al4、1Cr17Al5、Cr8Al5、0Cr17Al5等)   

4、0;            甚至Al=8% Cr7Al7：考慮電熱合金受荷不大，雖有脆性，仍可使用。2、Si  （1）一般合金鋼中的Si含量不會高于3.5%，更多時（4.86.5%）將使鋼具有很高的脆性。Si的有益作用：高的熱強性和彈性極限，高的導磁率，渦流損失少。象Al、Cr一樣，其氧化物均是尖晶石類型的組織。其晶格常數(shù)與-Fe、-Fe區(qū)別小。因為其氧化物與金屬分界處的晶胞之間就緊密而強固地結合在一起，氧化皮緊密地被貼在金屬上，甚至在高溫下也不剝落。所以它具有很強的抗氧化性和耐熱性能，而被加入耐熱鋼。有

5、利于提高鋼的彈性極限，在中碳鋼中加入12%的Si，調質中b將增1520%，而Aku也提高了，還提高了s和。利于促進鋼中石墨化而用于煉制石墨鋼。此鋼可制軸承，甚至作為工具鋼代替，制沖頭，拉模、彎曲模等。脫氧能力較強，是煉鋼常用的脫氧劑，故一般鋼中均含Si，其量0.5%。硅可減小晶體的各向異性，使磁化容易，使磁阻減小，它還可減輕鋼中其他雜質對磁場磁感的危害（使%C石墨化，脫氧，與N形成氫化硅等）。所以可大大減少渦流損失。由于硅的脆性，目前高硅鋼片硅含量規(guī)定為低于4.5%，最多只為4.8%，正在研究提高至6.5%。硅可顯著地減慢回火馬氏體在低溫（200）時的分解速度。（在較高溫度即400500則作用

6、并不顯著）Si是鐵素體形成元素，多加Si會使A-轉化。（2）Si的不良影響促使石墨化，促進脫碳（它是阻止碳化物形成的一種元素），含Si鋼一般不作滲碳。促進回火脆性的發(fā)展，使塑性降低。Si對沖擊韌性和韌性的溫度儲量的影響不是等值的。當Si=11.5%時作用尚良好。Si=2.53%時則影響不良，含Si=22.5%，則難以鍛造。當Si2.3%時,矽鉻鋼對回火脆性的敏感性還很低,但對當Si=2.53.5%時，對回火脆性和敏感性就高。用這種鋼必須采取韌性處理（回火后在水中浸漬，鍛時用少韌處理），而當Si3.5時，甚至持用韌性處理也已不能消除矽鉻鋼的脆性。（不過，Mo的加入可使其脆性稍許改善），SI=4%

7、時，室溫下即可能脆裂。對碳素工具鋼，Si含量上升時，將降低其淬透性等級。一般結構鋼中均不宜加Si，對于高速鋼，不大于0.4%。由于硅的存在，使鋼中增碳困難，并使?jié)B碳速度降低，所以此類鋼多不作滲碳處理。硅錳結合，Mn可下降，因為Si引起的脫碳，Si有微弱的抑制晶粒長大的作用，可稍下降，Mn引起的調質粗晶，有相互改善作用，但易生白點，應注意冶煉時原材料的干燥烘烤。硅在鋼中還常以Fe、Mn的硅酸鹽類夾雜物而存在，均會降低鋼的各種性能，塑性比硫化物低。這類夾雜物透光度很高，而反光度則低，故顯微鏡下常呈灰黑色。（3）一般合金鋼中Si含量：一般碳鋼：Si0.5%合金結構鋼： Si =0.91.6% (27

8、SiMn、40CrSi、20CrMnSi、35CrMnSiA等)彈簧鋼：     Si =1.52% (55Si2Mn、60Cr2Mn等)軸承鋼：     Si =0.40.7% (GCr9SiMn、GCr15SiMn、GCr6SiMn等)工具鋼：     Si =0.651.8% (SiMn、9SiCr、5SiMnMoV、6SiMoV等)耐熱鋼：     Si =14.3% (Cr17Al4Si、Cr20Si3、4Cr9Si2、4Cr

9、3Si4等)電機硅鋼片： Si =0.81.8% 、1.82.8%、2.83.8%、3.84.8%為低、中、較高、高級硅鋼片3、Mn（1）錳的有益作用是高的強度和耐磨性),淬透、滲碳、冷工硬化。14%（高耐磨鋼），1719%（護環(huán)鋼） 作為煉鋼的脫氧劑用，因為一般鋼中均含Mn，其量0.7%。 Mn和S作用抵消S對鐵的紅脆影響。 Mn對各類鋼的作用是：珠光體Mn鋼：可提高其強度和耐磨性，塑性亦不錯。所以它能細化珠光體組織。（對含碳量較高的鋼，Mn，塑性稍有降低。對低碳鋼則含Mn，而韌性。奧氏體Mn鋼：有足夠高的塑性和很高的耐磨性。所以Mn能增加奧氏體的穩(wěn)定性，擴大相區(qū)得奧氏體。降低淬火時的臨界冷

10、卻速度。降低鋼的臨界點（A1和A3）同碳量碳素鋼低2530，所以可提高鋼的淬透性，淬火時的變形也比較小，因此適于制大截面和復雜的零件。Mn=5%時，Mn降至0。馬氏體Mn鋼：易使之發(fā)脆、淬裂。Mn易溶于鐵素體內，形成弱碳化物其穩(wěn)定性不強。所以加熱過程中極易完全溶入奧氏休中，加之其臨界點又低，所以晶粒極易粗化、極易淬裂，為此應嚴格控制淬火加熱溫度和保溫時間，一般均以油淬或流動空氣中冷卻為宜，只有形狀簡單件才好用水淬。調質鋼：將降低其塑性（回火脆性影響）。滲碳鋼：Mn的存在能促進滲碳作用，所以能大大提高鋼的表面硬度與耐磨性，尤其可貴的是在滲碳時表面軟點較少，也不改變過分增碳的傾向。（滲碳后的錳鋼，

11、在最后淬火前，應進行一次正火或退火處理，以消除因長時間滲碳造成的心部過熱）。結構鋼：將促使其回火脆性增強。工具鋼：加入約1%Mn，可減少淬火時的體積變形，這對于精密工具和長形工具來說有重要的意義。（如CrMn、CrWMn鋼等）。 Mn可改善鋼的焊接性和低溫性能，還可減慢鋼的脫碳作用。 Mn量中還可適當改善鋼的切削性能。 對某些鋼，Mn的作用可代Ni，能擴大相區(qū)得奧氏體，如模具鋼（增強淬透性）、奧氏體鋼等。 高錳鋼對冷工硬化敏感，可提高鋼的強度和耐磨性。（Mn=1014%，而C=11.4%） 鉻錳奧氏體鋼的熱強性很好，甚至可超過Cr、Ni鋼，加4%Cr、Ni紅熱耐磨性更好。Mn價廉。（2）錳的不

12、良影響是：增加鋼的過熱敏感性（粗晶）：這是由于含Mn滲碳體的穩(wěn)定性不強，在加熱過程中很容易完全溶于奧氏體中。加之，Mn鋼的臨界點亦較低，所以就易粗晶了。為此鍛造和熱處理加熱都要嚴格控制加熱溫度和保溫時間。所有合金元素中，Mn是不能減低奧氏體晶粒長大傾向的元素，相反引起粗晶。 增強鋼對白點的敏感性，故要緩冷。（含C0.3%時影響即較大）  增強回火脆性，且易形成帶狀和纖維組織。故縱、橫向性能差較大（Mn2.4% 延伸率）   高錳鋼熔點低（Mn1314%，T熔13501400）平均線膨脹系數(shù)大（相當于鋼類矽鋼的1.9倍），導熱系數(shù)?。s為同類矽鋼的1/31

13、/4），熱加工稍難。 高錳鋼在冷速不夠時，易生成塊狀碳化物沿晶界析出，使鋼變脆，采用水淬速冷時，可使碳化物來不及析出，得到均勻奧氏體組織，性能改善。但因為含Mn量高，導熱性差，速冷則溫差應力大而易淬裂，所以淬火次數(shù)不宜多。（3）含Mn鋼的分類 碳鋼：a、正常含Mn量碳鋼Mn=0.250.8%B、較高含Mn量碳鋼Mn=0.71.0%及0.91.2% 錳鋼：Mn=1.11.8%少數(shù) 2.4% 高錳鋼：Mn=1314%（C=1.01.3%）注：Mn1.2%為煉鋼脫氧及稍許改變鋼性能，作一般矽鋼。Mn=1.11.8%或2.4%為具高塑性、耐磨性，強度而被采用。Mn=2.413%為粗晶極脆而不可用。Mn

14、=1314%為冷工硬化而成為高耐磨鋼4、Ni（1）鎳的有益作用是：高的強度、高的韌性和良好的淬透性、高電阻、高的耐腐蝕性。 一方面既強烈提高鋼的強度，另方面又始終使鐵的韌性保持極高的水平。其變脆溫度則極低。（當鎳0.3%時，其變脆溫度即達-100以下，當Ni量增高時，約45%，其變脆溫度競可降至-180。所以能同時提高淬火結構鋼的強度和塑性。含Ni=3.5%，無Cr鋼可空淬，含Ni=8%的Cr鋼在很小冷速下也可轉變?yōu)镸體。 Ni的晶格常數(shù)與-鐵相近，所以可成連續(xù)固溶體。這就有利于提高鋼的淬硬性，Ni可降低臨界點并增加奧氏體的穩(wěn)定性，所以其淬火溫度可降低，淬透性好。一般大斷面的厚重伯都用加Ni鋼

15、。當它同Cr、W或Cr、Mo結合的時候，淬透性尤可增高。鎳鉬鋼還具有很高的疲勞極限。（Ni鋼有良好的耐熱疲勞性，工作在冷熱反復。、k高） 在不銹鋼中用Ni，是為了使鋼具有均勻的A體組織，以改善耐蝕性。 有Ni鋼一般不易過熱，所以它可阻止高溫時晶粒的增長，仍可保持細晶粒組織。 含Ni量相當高的鋼，其熱膨脹系數(shù)很小而用作不變鋼（Ni36%）和代用白金（Ni42%）。 含Ni更高時，與Cr結合作高電阻合金（Cr15Ni60、Cr20Ni80）。 Ni和V一樣，對脫碳過程沒有影響。Ni本身不是有效的抗氧化學元素，所以很少單獨用作不銹鋼的合金元素，但對濃苛性堿有好的作用。 Ni可提高A體鋼的蠕變抗力，但

16、還一定值作用則減弱，須加入別的合金元素，通過固溶強化或沉淀硬化的途徑來解決。 Cr、Ni鋼的焊接性能和低溫性能也不錯。（2）Ni的不良作用： Ni不能提高鐵素體的蠕變抗力，相反會使珠光體M體鋼熱脆性增大。所以珠光體、馬氏體鋼不加鎳。 含硫氣氛中的Ni鋼耐蝕性也不及無Ni鋼，因硫化鎳會引起鋼的赤熱脆性。 鉻鎳鋼容易感受回火脆性和易形成白點（前者可在回火后采用速冷防止，后者應采用正確的熔煉規(guī)范和鍛造、冷卻規(guī)范防止。） 對高速鋼，因為它降低了它的硬度而被視為有害雜質，當Ni2%時或更高時，由于其抗600660回火穩(wěn)定性降低而熱硬性變壞（使A體穩(wěn)定不分解），所以硬度降低。 同樣，因為Ni降低鋼之淬火層

17、的硬度，在軸承鋼中也不希望有它，Ni不大于0.30%，且Ni+Cu不大于0.50%（Cu不大于0.25%）。 Ni雖可提高電阻，促使矽石墨化，但會降低磁感和最大磁導率。所以硅鋼片也不希望有Ni。 Ni在我國早，價錢高。 Ni鋼氧化容易起鱗，所鎳鋼的氧化鐵皮粘在鋼表面上不易脫落。（3）一般合金鋼中的Ni含量：滲碳鋼：含C=0.150.25%Ni=14.5%調質鋼：含C=0.350.55%Ni=11.75%不銹鋼：含Ni2% M體不銹鋼，含Ni=818% A體不銹鋼。含Ni=28% M-P體類不銹鋼。耐熱不起皮鋼：含Ni達936%，屬A 體鋼。磁鋼：含Ni25%的（Ni25、Ni9Mn9等）為弱磁

18、性鋼，用9301000淬火能很好不被磁化，可用于制機器，儀表等不應被磁化零件（電機環(huán)、指南針盒、電阻等）。含Ni=2530%的是陳化磁性鋼，它具有非常高的磁性，當殘余磁感應為50007500高斯時，矯頑磁力可達500700奧斯特甚至1000，但它具有高的脆性（和硬度），所以多做鑄造磁鐵。含Ni=3537%的是恒范合金（不變合金）Ni=4244%的是類鉑合金。含Ni=5080%的是高導磁率的合金，（但要很純，才能發(fā)揮作用）5、Cr（1）鉻的有益作用：具有許多有價值的性能：高硬度、高強度、屈服點、高的耐磨性而對塑性、韌性影響又不大，高的抗氧化性，耐蝕性，還能提高電阻和導磁率等等。1）Cr是中等碳化

19、物形成元素，在所有各種碳化物中，鉻碳化物是最細小的一種，它可均勻地分布在鋼體積中，所以具有高的強度、硬度、屈服點和高的耐磨性。由于它能使組織細化而又均分布，所以塑性、韌性也好，這對工具鋼尤有價值。2）Cr的碳化物也較難溶解，在短時間加熱下有阻礙晶粒長大作用，長時間滲碳還會粗晶。所以可減小過熱敏感效應。3）Cr可使A 體分解速度減緩，降低淬火時的臨界冷卻速度，因而有助于M體形成和提高M體的穩(wěn)定性，所以Cr鋼均有優(yōu)良的淬透性，且淬火變形較小。注意：Cr是鐵素體形成元素，縮小區(qū)，所以在沒A體化元素存在時，高Cr鋼將呈鐵素體組織。4）Cr與W或Mo結合，能使淬火鋼中殘余奧氏體增加，而有助于獲得需要粉碎

20、程度的碳化物相。5）Cr能大大提高結構鋼的強度和塑性，這種影響在Cr與Ni結合的鋼中尤其顯著。如12CrNi3N等。6）Cr12%時，有好的耐蝕性，再加89%的Ni，耐蝕性更會大大提高。Cr提高耐蝕能力的作用隨含碳量增加而會有所降低，因為Cr與C結合后不起作用。7) Cr2530%時,有好抗氧化性。如Cr=2728%即可作1300的熱電偶溫度計的防護罩，當Cr與Si、Al結合時，甚至Cr相當少而抗氧化性也很高。如Cr 610%+Si 23%就有高的耐熱性和抗氧性。8）Cr、Al結合（1Cr17AL5、Cr13AL4等）及Cr、Ni結合（如Cr15Ni60、Cr20Ni80等）均有很高的電阻。9

21、）Cr能提高鋼的矯頑力和阻止鋼的組織時效，所以Cr鋼用于制造永久磁鐵。10）Cr價較低。11）因為Cr可形成穩(wěn)定的碳化物，減緩碳的擴散和生成緊固的氧化皮膜，所以可降低脫碳作用。12）含Cr2.5%的多元素合金鋼。（18Cr3MoWVA、20Cr3MoWVA等）是良好的抗氫蝕鋼。含Cr0.08% 這是石墨鋼的要求，所以Cr是阻止石墨化的一種元素。含Cr1.2%低合金高強度鋼（一般Mn鋼和SiMn鋼）含Cr=0.51.65% 作軸承鋼（C1%）其合金含量低，價廉，而又具有高強度、高耐磨性、良好的耐疲勞性和淬透性，且熱處理也簡便。含Cr=310%的鋼Cr對鋼強度和韌性的影響是Cr2%時逐漸增強到2%

22、時，強化作用最為顯著。但超過此限則會損害其熱強性。310%時最為明顯，當含Cr12%時，則強度又復升高。但是當含Cr量增至3%時，由于其馬氏體回火穩(wěn)定性顯著增高。所以有較高的硬度和耐磨性而用于模具。當含Cr 量增至3%時，其與含C1%的磁性配合也最好。所以又用作磁鋼。含Cr4%而與18%W及1%V結合可得到很好的紅硬性（620 HRC=60），所以廣泛用于高速工具鋼中，含Cr5%的鋼（含C1%）即可空氣中淬火。含Cr56%及含Cr610%且含Si23%的矽鉻鋼，盡管強度不是很高，但亦具有足夠的耐熱性和抗氧化性而用于氣閥中及石油、化學工業(yè)（氨合成設備等）。含Cr=1214%的鋼是最典型的不銹鋼（

23、1Cr134Cr13）它們都有較高的抗蝕力，強度也不錯，面Cr12、Cr12Mo等則是典型的具有高淬透性和高耐磨性的模具鋼。（此類多屬馬氏體鋼）含Cr=1618%的鋼有的只具單相（鐵素體），有的雙相（M體鐵素體），此類具單相的Cr鋼耐蝕力比含Cr=1214%的鋼還高。如Cr17、 9Cr18等，如再加89%的Ni其耐蝕力又將大大增高。如1Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti等都是典型的不銹鋼、耐酸性較好，CrNi鋼的缺點是有晶間腐蝕，加Ti、Nb可改善。含Cr=2332%的鋼具有很好的抗蝕穩(wěn)定性，極高的抗氧化性，甚至在普通溫度下能抵抗?jié)庀跛?、濃磷酸、濃硫酸的浸蝕。含Cr 2728%的鋼可作13

24、00的熱電偶溫度計的防護罩。這類鋼是純鐵素體鋼，所以不能通過熱處理改變其組織及性能。且再結晶溫度較低，粗晶作用較強，有高的脆性，所以不能作受振及打擊零件。加入Mo、W、V可適當改變性能。減少Cr含量，加Si量可提高其熱強度如Cr9Si2、Cr10Si2Mo等。加 Ni也成，如Cr20Ni14Si、Cr25Ni20、Cr18Ni25Si、Cr14Mn14W、Cr18Ni6Mn5等等。Cr不同于Mn、Ni，它是縮小區(qū)的合金元素。（它同-Fe都具有體心立方晶格,且自熔點1849至絕對0ºK,純鉻均為這一晶格不變）,所以隨含 Cr量增加Ac3雖也從910開始降低,但其速很慢,而Ac4卻從14

25、00迅速降低,至含鉻達8%時Ac3為850已為最低。含Cr再增加，Ac3 即迅速上升。當含Cr量達13%時，Ac3與Ac4會合為一點，區(qū)被封閉，所以含Cr13%時變?yōu)榧冭F素體相，不再發(fā)生轉變，用熱處理也不能再改變其晶粒尺寸。即為鐵素體鋼。當Cr量繼續(xù)增加，約在2560%特別是4548%區(qū)域，當溫度低于950時（多在820）慢冷，將會析出一種無磁性脆性組分相。這些在進行二次加熱后將會游離析出，致使得在固溶體中產生巨大體積改變造成頗大應力，故極脆。但在950以下急冷時，相可由于固溶體內不析出，影響則較小。相問題：有人指出，當Cr和C含量搭配時，特別在含左右時，將極易生成游離態(tài)的鐵素體即相，它將使鋼

26、的工藝性能和耐熱性降低，所以要很好注意在含Cr=0.11%時，含Cr=10.9%可使相量減至最少。Cr對抗腐性的改善上很有利的，但對抗蠕變的影響則較復雜。因為作耐熱鋼應注意，當含Cr=1%抗蠕變強度最高。含Cr則出現(xiàn)，CrC3三方晶格，至 Cr=7%抗蠕強降至最低點，當含Cr增至12%時，Cr23C6將取代Cr7C3，抗蠕強（耐熱性）可有少許提高，添加V、Nb、Ti可得極細彌散相，對抗蠕強（耐熱性）改善極為有利。6、W（1）W的良好作用是：1）細化晶粒，（其作用比Cr還強，所以可降低鋼的過熱傾向性，提高強度、韌性和熱穩(wěn)定性。2）提高M體穩(wěn)定性，大大提高淬透性，18CrNiWN任何冷卻速度都能完

27、全淬透，得M體，用W18%與Cr4%配合，M體穩(wěn)定性可達600，保持紅硬性。3）阻止回火脆性發(fā)展，所以可提高強度同時不降低塑性，提高韌性。4）提高淬火鋼的矯頑磁力，阻止鋼的組織時效。5）其碳化物極其穩(wěn)定，高溫也難溶進固溶體，所以可作高速工具鋼。6）W鋼一般硬度、耐磨性較好，熱處理變形小，不易淬裂，回火穩(wěn)定性也較好。7）W因能提高A體的穩(wěn)定性，而用于閥門鋼中，縮小區(qū)，同Cr。8）可提高珠光體耐熱鋼的熱強性，提高再結晶溫度。9）在高合金Cr、Ni鋼中加入24%W便可提高鋼的屈服點，疲勞強度和熱穩(wěn)定性，并因為形成碳化物而減小晶向腐蝕傾向（Fe3W2和Fe2W都是極穩(wěn)定的化合物，高度彌散，所以可提高強

28、度、熱穩(wěn)定性。）（2）W的不良影響：1）增加脫碳（碳化物穩(wěn)定）阻止石墨化。2）W是強碳化物元素，應防止碳化物不均影響性能而成廢品（可增加鐓拔數(shù)及正火處理糾正）。3）含W9%時硬度顯著提高，而、顯著降低。4）W使鋼導熱率降低，含W10%其導熱率只有純鐵的0.7倍。5）含W增加，可鍛溫度范圍降低。（3）一般合金鋼中的W的含量：合金結構鋼：W=0.31.0% （例20Cr3MoWVA、18Cr3MoWVA等）耐熱不起皮鋼：W=0.33.2% （上二種為抗氫鋼亦屬此類，又如Cr15Ni36W3Ti等）合金工具鋼：W=118%（CrWMn、W、W2、3Cr2W8V、P9、P18等）向鋼中加入多于2022

29、%的W，是不合適的。所以超過此值W對鋼的性能的改善并沒更好的作用，所以多加是不經濟的。一般提到的降低回火脆性的方法有如下幾種：1）在鋼中加入0.31.0%的Mo或11.5%的W。2）回火時采用快速冷卻，用水冷或油冷。3）提高回火溫度，此法因為使性能（強度）下降，得不到充分發(fā)揮，所以少用。4）延長回火時間，或增加重復高溫回火的次數(shù)。5）降低淬火溫度，或采用二次淬火AC3以上正常淬火AC1AC3之間不完全淬火以消除回火脆性。6）在鋼中加入V（約是鉬含量%+0.1%可等效），以提高鋼的回火穩(wěn)定性，抑制回火脆性，不過此作用甚微。7）采用形變熱處理，即加熱至AC3以上進行形變（變形度1520%最佳）后立

30、即淬火回火，韌性提高3倍。8）高速度（1000/秒）加熱和冷卻，最后二種方法因為生產上很難實現(xiàn)而未被采用。注：常說的回火脆性是第二類回火脆性（即450570可650700出現(xiàn)的），而第一類回火脆性（250400），所有鋼都不可避免的存在，而可用重復回火即能消除，故多不再討論。7、Mo（1）鉬的良好作用是：1）細化晶粒的作用比W更強，所以可降低鋼的過熱傾向性，提高強度、硬度、熱穩(wěn)定性。2）Mo在鋼中會使鍛件b、s、HB，而使、k。提高M體回火穩(wěn)定性，與Cr、Ni結合可大大提高淬透性，可細化晶粒，提高韌性，使鍛造加工容易。3）降低回火脆性，對某些結構鋼可消滅回火脆性（如24CrMoV5），所以可提

31、高強度而塑性并不降低，鉬可提高鋼的沖擊韌性。又一說是合金元素（包括Mo在內）均只有抑制回火脆性的作用而不能達到消除回火脆性。Mo的影響是：含量達0.2%即有良好作用。所以普通合金結構鋼含Mo0.250.4%對放置回火脆性溫度范圍550600長期工作的鋼才規(guī)定含Mo為0.50.6%，當含Mo量超過一定值時（對低碳鋼此限為1.0%），則反而會使高溫回火水冷鋼變脆。Mo鋼長時間回火易變脆。當含P和Mo較高時，即使有Mo或W等也仍不能避免回火脆性產生。附帶說說降低回火脆性的方法（見上段）。4）提高鋼的的矯頑力，改善磁性。5）其碳化物也很穩(wěn)定，它并阻止其它碳化物析出。高溫也很難向固溶體轉移。6）鉬可代鎢

32、（因為原子量成半關系，所以可用1%Mo代替2%W）。7）同樣Mo亦可提高奧氏體穩(wěn)定性而用于閥門鋼。8）可提高Cr、Ni不銹鋼的抗晶間腐蝕能力。9）在某些還原性介質中易使耐酸不銹鋼鈍化，從而提高耐腐蝕能力。（如亞硫酸、沸磷酸及醋酸、草酸、蟻酸等）。10）可提高珠光體耐熱鋼的熱強性，并可單一加進耐熱鋼，其量約0.51%（并獨作合金元素時會使鋼有石墨化傾向）。（2）鉬的不良影響：1）有揮發(fā)性，在加熱時，會生成褐色煙氣（氧化鉬）發(fā)生蒸發(fā)。2）促進脫碳，所以為防止脫碳其淬火溫度應較一般降低1020，阻礙石墨化。3）Mo是鐵素體形成元素，所以為了得到奧氏體，應相應多加Ni、Mn等奧氏體形成元素。否則當Mo

33、含量較多時就易出現(xiàn)鐵素體相或其它脆性相而使韌性降低。4）Mo降低鋼導熱率的作用同W，但Mo可防止過熱。5）Mo鋼比碳鋼變形抗力高。（3）一般合金鋼中的鉬含量：合金結構鋼和工具鋼：Mo=0.150.30% （例5CrNiMo、35CrMo、40CrMnMo、38CrMoAlA等）不銹耐酸鋼：Mo =12.6% （如Cr17Mo2Ti、Cr25MoTi、Cr18Ni18Mo2Cu2Ti等）耐熱不起皮鋼：Mo =0.41%（16Mo、20CrMo、Cr5Mo、25Cr2Mo1VA、15Cr11MoV等）航空用高溫合金：Mo =0.357% （如901合金=Cr12Ni43Mo6Ti3BMo2Ti）8

34、、V（1）釩的良好作用是：1）細化晶粒作用強，可提高鋼的強度和韌性，減小過熱敏感性，提高熱穩(wěn)定性。2）提高M體的回火穩(wěn)定性。它對淬火鋼硬度的影響，與溫度有關：在正常淬火溫度下（稍高于AC3點時）。因為V與C化合成VC而降低了固溶體的合金度，所以硬度降低，當淬火溫度提高至超過AC3點很多時（且有較長保溫時間），則VC都轉進固溶體，所以硬度可提高。一般地說V對淬透性有不利的影響，但韌性較好，加了V不易淬裂。中碳鋼加V強度，韌性不變低。3）V與O、N都有很大的親和力，亦是強碳化物元素。一般VC的彌散度很高，且極穩(wěn)定。所以它既利脫氧、脫氣得到致密細晶組織，提高塑性、韌性及高強度，其沖擊性能和疲勞強度都

35、較無V鋼高，在高溫及低溫（0）均有高強度、韌性。由于碳化釩的高度分散阻止焊縫晶粒粗大，所以可改善鋼的可焊性能，但加熱到VC溶解溫度后即會引起鋼晶強烈長大。4）由于V可提高鋼的高溫蠕變能，所以是熱強鋼合金元素之一。5）由于V鋼表面內部均有細晶組織，所以對滲碳有利，可延長滲碳進行時間，無須進行二次淬火，一次即可直接淬至要求性能。6）V對結構鋼機械性能的影響尚無定論。（2）釩的不良影響：1）V無減低回火脆性的作用，因為V可提高回火穩(wěn)定性，可細化晶粒，所以當V量不高時，也可適當提高韌性，而降低回火脆性。2）有阻礙鋼的脫碳及石墨化的作用。3）含量達0.05%時將使硅鋼矯頑力降低，這可能由于脫氧的作用。4

36、）含碳一定時，V會使HB，所以一般含V1%（因為不溶入固溶體）。（3）一般鋼中的含V量：合金結構鋼：V=0.070.35（例20MnV、10CrV、45CrV、12CrMoV、25Cr2Mo1VA等）在合金結構鋼中，由于含V0.3%時將使回火脆性傾向急，則增大而少用。  耐熱鋼：V=0.11 （例20Cr3MoVA等）V可提高高溫蠕變性能，有脫氧能力。氮化釩的彌散硬化作用可使其有耐蝕和高的熱強性，但V的時效脆性使含其量不宜過高。高速鋼：V=0.12.6 最近在研究增至5%，主要因為它能提高工具的熱強度，特別是可提高它的切削性能（對切削高硬度材料亦很有利）所以加得多，但其量達

37、一定值后，性能再增就不顯著了。9、Co（1）Co良好作用是：1）能細化晶粒，可降低鋼的過熱傾向性，向高速鋼中加Co，可提高其耐用度。2）能提高鋼的熱強性（熱硬性），它給高速鋼增加了合金化的強度和促進回火碳化物形成。3）能提高磁鋼的矯頑力又同時提高它對磁堿留感應值，所以對磁鋼有良好的影響（它本身即為磁性物質）。4）含碳量很高時會促進鋼中碳石墨化。（2）Co的不良影響：1）含量過高，難以鍛造。因為易析出硬而脆的金屬化合物。2）有相當高的脫碳傾向性。3）價格昂貴，所以下列各種鈷鋼都很少使用。4）鈷的一個特性是：降低奧氏體的穩(wěn)定性，促使鋼中奧氏體等溫轉變曲線（C-曲線）左移。5）因為易析出硬而脆的金屬

38、間化合物使機性變壞。（3）一般合金鋼的鈷含量：1）熱強鋼：含Co=24%（主要是鉻鈷鉬鋼組）2）高速鋼：含Co=4.510.5%(BCo5、BCo10等超過10%作用已無顯著增加)。3）磁鋼：含Co=2.516.5%(Cr6Co3、Cr6Co5、Cr7Co10Mo、Cr9Co15Mo等)。10、Ti（1）鈦的有益作用是：1）能形成很強固的TiC，可穩(wěn)定到1300，有此穩(wěn)定到高溫的高度分散的TiC質點，所以可細化晶粒，降低鋼的過熱傾向性。2）能防止產生晶間腐蝕現(xiàn)象，實踐知：當Ti：C=5（一般C=0.03）時，效果最佳。當Ti：C=3，抗蠕變強度最高。滿足上條件時的鋼，因為所有的游離碳都被結合成

39、了強固TiC，所以在加熱過程中就不會再沿奧氏體晶界析出碳化鉻。否則，晶界碳化鉻的生成就將出現(xiàn)晶界固溶體的貧鉻區(qū)，其電位就相對地降低了，而與固溶體基體和碳化物形成微溫差電偶，晶間固溶體本身即為陽極而被腐蝕。晶間腐蝕的程度將隨含碳量增加而加強。（粗晶亦易蝕）3）鈦鋼易產生時效硬化，含鈦量超過2%的低碳合金，其時效硬化就尤其明顯。4）鈦可改善不銹鋼的焊接性能。5）Ti是強烈的鐵素體形成元素。0.65%Ti就能使區(qū)完全封閉。它又是強碳化物形成元素。6）Ti能與S作用，降低硫的熱脆作用，這與Mn相似。（2）鈦的不良影響：1）含Ti鋼，特別是低碳之Ti鋼，往往因其鋼液粘度較大，而使其中非金屬加雜，不易分離

40、浮出應一致，在防止造成缺陷應注意。可在冶煉時注意高溫操作和鋼液的脫氧。2）淬火鈦鋼硬度隨含Ti量增加而降低。因為TiC非常穩(wěn)定，甚至加熱到1300都不能溶入到固溶體而減少了合金固溶體中的碳濃度的緣故。3）鈦與N、O有很大的親和力而極易成形TiN和TiO2，鋼錠在較低溫度時，就形成了較多的非金屬夾雜和皮下多孔等缺陷。4）Ti也是鐵素體形成元素，所以其含量較多（>2%）就易生成鐵素體相或其它脆性相而使韌性降低。5）銅V一樣，含Ti達0.05%時就將使硅鋼矯頑力降低，這可能是脫氧的作用，它對硅鋼還會促進其二次再結晶，這倒可得粗晶而改善磁性。（3）一般鋼中的Ti含量：1）通常鋼中含Ti量取決于它

41、的含碳量，一般約為Ti%=48倍*C%。2）合金結構鋼中有鉻錳鈦鋼、不銹鋼和耐熱鋼中也含Ti，一般為0.06%2%。11、Nb（1）鈮的有益作用是：1）能生成高度分散的強固的碳化物NbC（熔點3500），所以可細化晶粒，直加熱至于11001200，仍可阻止晶粒長大。2）同Ti能防止產生晶間腐蝕，實踐知，以含Ni=8*C%為佳。3）能與Fe生成金屬間化合物Fe2Nb2，這種化合物在鐵中聽溶解度隨溫度而，所以含Nb低碳鋼能促進時效硬化。4）加鈮可提高低碳鋼的抗強度和屈服點（25%），可提高不銹鋼的高溫抗蝕性和強度，可提高抗酸能力。（2）鈮的不良影響是：1）同Ti鋼，鈮鋼的硬度亦將隨含Nb量而。2）

42、Nb雖可細化晶粒而提高鋼的韌性，但含量過高時，亦將生成鐵素體相或其它脆性相，而使其韌性降低，熱加工性能變壞。一般合金鋼中的含Nb量：僅不銹鋼中含Nb，其量為812*C%1.5%。12、Cu（1）銅的有益作用：1）能提高鋼中奧氏體的穩(wěn)定性，所以可提高可淬性和淬透性，在A體鋼中加24%Cu，可提高抗酸力。2）有強化鐵素體的作用，在鐵素體中加Cu，可提高它在某些還原性介質中的耐蝕性和改善鋼的韌性。3）在低合金鋼中加入0.20%左右的Cu，特別當和P聯(lián)合使用時，可提高鋼對大氣的抗蝕力，當含Cu量超過0.75%時，可以經過沉淀硬化處理提高鋼強度。4）Cu是一種強烈的石墨化元素，用于煉制石墨鋼。（Cu鋼的

43、時效硬化是因為Cu在鐵中的溶解度變化很大，在830時達3.5%，到20則降至0.35%，所以含Cu>0.35%者可促進時效硬化。）（2）銅的不良影響是：1）含Cu量較高時將導致鋼具熱脆性，而使熱鍛軋加工困難。2）含Cu過多會使矯頑力和磁滯損失增加，于磁鋼不利。3）“銅脆”在鋼的缺陷一文中指出當Cu>0.2%時，加熱過程由于表面發(fā)生選擇性氧化，使Fe先Cu而發(fā)生氧化，而表層Cu含量即相對增加形成一層薄膜，然后向擴散形成含Cu網絡，在1030即容易鍛裂。適量加Ni可生成熔點較高的Cu-Ni固溶體，可降低“銅脆”。綜合來說，含Cu0.7%會溶于-Fe中，促使碳不氧化，對磁性無大影響。含C

44、u=0.5%時，防銹能力可提高15倍；含Cu0.7%時將出現(xiàn)不均勻混合物，而使矯頑力和磁滯損失增加，并使銅變脆。（3）一般合金鋼中含銅量：1）硅鋼：含Cu=0.20.3%2）軸承鋼：含Cu0.25%,且Cu+Ni0.50%，因為Cu會引起時效硬化而影響軸承精度，Ni會降低淬火層硬度。3）低合金鋼：Cu0.2%（對低合金高強度鋼，合金元素含量一般地都限制在0.2%范疇）。4）不銹鋼：含Cu=24%（Cr18Ni9Cu3Ti等）。5）石墨鋼：含Cu=0.6%13、S（1）硫的有益作用是：1）由于其切屑發(fā)脆而可得到非常光澤的表面，所以可用于制要求負荷不大而具高表面光潔度的鋼制件（名為快削鋼）。2）某

45、此高速鋼工具鋼進行硫化表面以達到如下目的。（2）硫的不良影響是：1）引起熱脆：主要是因易生成（Fe+FeS）易熔共晶體分布于奧氏體晶界所致。2）硫能使結構鋼的塑性銀屏劇降低，使工具鋼的淬裂敏感性增高。（3）、一般合金鋼中的含S量：1）一般地說，硫對各種鋼均為有害的雜質元素，所以均限制它的含量。普通碳鋼S0.05%，酸性轉爐冶煉，18MnSi及25MnSi鋼允許含S0.05%).軸承鋼S0.02%優(yōu)質碳鋼S0.04%高級優(yōu)質鋼S0.03%僅有極個別要求表面很光潔的鋼（如Cr14）有意加進少量的硫（=0.20.4%）（Cr14可做螺釘、螺母、磁輪及其它螺紋零件，其表面光滑，耐磨性好）14、P（1）

46、磷的有益作用：1）由于其切屑發(fā)脆得到光潔的表面而加進快削鋼，制受荷不大的零件。2）某些高速鋼，工具鋼進行磷化表面處理以達到如下目的3）磷可提高比電阻，且由于容易粗晶而可使矯頑力和渦流損失降低，于磁感而言，則在弱中磁場下磷含量高的鋼磁感會提高。而在磁場下則磷含量增高而磁感略有減弱。含P硅鋼的熱加工也并不困難。所以硅鋼中有時加磷，但由于它會使硅鋼具冷脆性。所以其量甚微0.15%（如冷軋電機用硅鋼含P=0.070.10%）。4）磷是強化鐵素體作用最強的元素。（P對硅鋼再結晶溫度和晶粒長大的影響將超過同等硅含量作用的45倍。）（2）磷的不良影響：1）磷溶于鐵素體中，會使其晶格歪曲，晶粒長大，而且有冷脆

47、性。P0.13%時脆性特甚，P使鋼破斷能轉變溫度增高的作用比碳強約20倍。2）和Mn一樣使鋼晶粒粗化。（3）一般合金鋼的磷含量：普通碳鋼P0.055%軸承鋼P0.027%P+S0.045%優(yōu)質碳鋼P0.045%合金鋼P0.15%P+C0.025%高級優(yōu)質鋼P0.035%15、B（1）硼的有益作用：1）鋼中加入微量的硼（0.00050.005%）即可顯著提高鋼的淬透性，此時對其它性能等無影響或影響甚小。這在一定程度上可代替Ni（Cr、Mo）2）硼對鋼的淬裂敏感性影響很小。3）結構鋼中的硼會降低鋼材在正火后的沖擊值，但在淬火+低溫回火后，卻能得到良好的沖擊值。4）低碳硼鋼滲碳性能良好，表面碳濃度不

48、易過度增大。所以可得到高強度和疲勞強度，滲碳后可直接淬火，對缺口敏感性也很小。滲碳硼鋼以含C1%為宜。5）中碳硼鋼在調質后有良好的綜合機械性能。（其回火穩(wěn)定性，回火脆性、疲勞極限與強度、硬度的關系等基本上同無硼鋼）。6）硼鋼的熱加工性能良好，同一般合金結構鋼。7）硼溶于固溶體，晶格變大，使強度提高，晶界中硼有阻止再結晶擴散作用，所以可增加鋼的熱強性。（2）硼的不良影響：1）含B量超過0.007%時，容易引起脆性（有說珠光體為此值，其它類鋼可多些）。2）會降低A體晶粒粗化的溫度，易粗晶，但加鋁可改善。3）在尺寸硼鋼熱處理時心部易生針狀鐵素體而影響機械性能。4）硼與O、N親和力很強，易生非金屬夾雜，且因此應多加硼量。為克服此缺陷可于冶煉時加0.10.12%Al和0.060.04%Ti以脫氧，去氮（Al、Ti未考慮燒損值）。一般合金鋼中含B量：0.0010.005%（目前僅合金結構鋼中有硼鋼含值如前，而其它含硼鋼還少見到，國外硼鋼品種較多，但其含量均不超過0.005%，否則淬透性反而變劣）。16、N（1）氮的有益作用：1）N亦是強烈的A體形成元素，在這點上它與Ni相似，比Ni作用強27倍，特別在不銹鋼中得到廣泛注意。它有可能是代替Ni的重要元素之一，特別與N