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鋼材應(yīng)用廣泛、品種繁多，根據(jù)斷面形狀的不同、鋼材一般分為型材、板材、管材和金屬制品四大類、鋼材是鋼錠、鋼坯或鋼材通過壓力加工制成需要的各種形狀、尺寸和性能的材料。大部分鋼材加工都是鋼材通過壓力加工，使被加工的鋼(坯、錠等)產(chǎn)生塑性變形。根據(jù)鋼材加工溫度不同，可以分為冷加工和熱加工兩種。下面我們就來了解一下合金元素對鋼的性能影響。
表1—37主要合金元素對鋼的性能影響 元素 名稱 | 強 度 | 彈 性 | 沖擊 韌度 | 屈 服 點 | 硬 度 | 伸 長 蠱 | 斷面 收縮 率 | 低溫 韌性 | 高溫 強度 | 耐 磨 性 | 被切 削性 | 鍛 壓 性 | 滲碳 性能 | 滲氮 性能 | 抗氧 化性 | 耐 蝕 性 | 冷卻 速度 |
Mr① | + | + | 0 | + | + | O | O | + | O | -- | - | + | O | O | O | · | - |
Mn② | + | · | · | - | --- | +++ | O | + | · | --- | --- | · | · | -- | · | -- | |
Cr | ++ | + | - | ++ | ++ | - | - | · | + | + | · | - | ++ | ++ | --- | +++ | --- |
Ni① | + | · | O | + | + | O | O | ++ | + | -- | - | - | · | · | - | · | -- |
Ni② | + | · | +++ | - | -- | +++ | ++ | ++ | +++ | · | --- | --- | · | · | -- | ++ | -- |
Si | + | +++ | - | ++ | + | - | · | · | + | - | - | - | - | - | + | - | |
Cu | + | · | 0 | ++ | + | 0 | O | · | + | · | 0 | --- | · | · | O | + | · |
M0 | + | · | - | + | + | - | - | · | ++ | ++ | - | - | +++ | ++ | ++ | · | -- |
C0 | + | · | - | + | + | - | - | · | ++ | +++ | O | - | · | · | - | · | ++ |
V | + | + | - | + | + | O | O | + | ++ | ++ | · | - | ++++ | + | - | + | -- |
W | + | · | O | + | + | - | - | +++ | +++ | -- | -- | ++ | + | -- | · | -- | |
Al | + | · | - | + | + | · | - | + | · | · | · | -- | · | +++ | -- | · | · |
Ti | + | - | + | + | + | - | + | + | + | + | |||||||
S | · | · | - | · | · | - | - | · | · | · | +++ | --- | · | · | · | - | · |
P | + | · | --- | + | + | - | - | · | · | · | ++ | - | · | · | · | · | · |
元素名稱 | 對性能主要影響 |
Al | 主要作用為細化晶粒和脫氧，在滲氮鋼中能促成滲氮層，含量高時，能提高高溫抗氧化性，耐H2s氣體的腐蝕作用，固溶強化作用大，提高耐熱合金的熱強性，有促使石墨化傾向 |
B | 微量硼能提高鋼的淬透性，但隨鋼中碳含量增加，淬透性的提高逐漸減弱以至完全消失 |
C | 含量增加，鋼的硬度和強度也提高，但塑性和韌性隨之下降 |
C0 | 有固溶強化作用，使鋼具有紅硬性，提高高溫性能、抗氧化和耐腐蝕性，為高溫合金及超硬高速鋼的重要合金元素，提高鋼的Ms點，降低鋼的淬透性 |
Cr | 提高鋼的淬透性，并有二次硬化作用，增加高碳鋼的耐磨性，含量超過12％時，使鋼具有良好的高溫抗氧化性和耐氧化性介質(zhì)腐蝕作用，提高鋼的熱強性，是不銹耐酸鋼及耐熱鋼的主要合金元素，但含量高時易產(chǎn)生脆性 |
Cu | 含量低時，作用和鎳相似，含量較高時，對熱變形加工不利，如超過O．30％時，在熱變形加工時導(dǎo)致高溫銅脆現(xiàn)象，含量高于O．75％時，經(jīng)固溶處理和時效后可產(chǎn)生時效強化作用。在低碳合金鋼中，特別是與磷同時存在，可提高鋼的抗大氣腐蝕性，2％一3％的銅在不銹鋼中可提高對硫酸、磷酸及鹽酸等的抗腐蝕性及對應(yīng)力腐蝕的穩(wěn)定性 |
Mn | 降低鋼的下臨界點，增加奧氏體冷卻時的過冷度，細化珠光體組織以改善其力學(xué)性能，為低合金鋼的重要合金元素，能明顯提高鋼的淬透性，但有增加晶粒粗化和回火脆性的不利傾向 |
Mo | 提高鋼的淬透性，含量0.5％時，能降低回火脆性，有二次硬化作用。提高熱強性和蠕變強度，含量2％～3％時，提高抗有機酸及還原性介質(zhì)腐蝕能力 |
N | 有不明顯的固溶強化及提高淬透性的作用，提高蠕變強度，與鋼中其他元素化合，有沉淀硬化作用，表面滲氮，提高硬度及耐磨性，增加抗蝕性，在低碳鋼中，殘余氮會導(dǎo)致時效脆性 |
Nb | 固溶強化作用很明顯，提高鋼的淬透性(溶于奧氏體時)，增加回火穩(wěn)定性，有二次硬化作用，提高鋼的強度、沖擊韌性，當含量高時(大于碳含量的8倍)，使鋼具有良好的抗氫性能，并提高熱強鋼的高溫性能(蠕變強度等) |
Ni | 提高塑性及韌性，(提高低溫韌性更明顯)，改善耐蝕性能，與鉻、鉬聯(lián)合使用，提高熱強性，是熱強鋼及不銹耐酸鋼的主要合金元素之一 |
P | 固溶強化及冷作硬化作用很好，與銅聯(lián)合使用，提高低合金高強度鋼的耐大氣腐蝕性能，但降低其冷沖壓性能，與硫、錳聯(lián)合使用，改善切削性，增加回火脆性及冷脆敏感性 |
Pb | 改善切削加工性 |
RE | 包括鑭系元素及釔和鈧等17個元素，有脫氣、脫硫和消除其他有害雜質(zhì)作用，改善鋼的鑄態(tài)組織，O．2％的含量可提高抗氧化性、高溫強度及蠕變強度，增加耐蝕性 |
S | 改善切削性。產(chǎn)生熱脆現(xiàn)象，惡化鋼的質(zhì)量，硫含量高，對焊接性產(chǎn)生不好影響 |
Si | 常用的脫氧劑，有固熔強化作用，提高電阻率，降低磁滯損耗，改善磁導(dǎo)率，提高淬透性，抗回火性，對改善綜合力學(xué)性能有利，提高彈性極限，增加自然條件下的耐蝕性。含量較高時，降低焊接性，且易導(dǎo)致冷脆。中碳鋼和高碳鋼易于在回火時產(chǎn)生石墨化 |
Ti | 固溶強化作用強，但降低固溶體的韌性，固溶于奧氏體中提高鋼的淬透性，但化合鈦卻降低鋼的淬透性。改善回火穩(wěn)定性，并有二次硬化作用，提高耐熱鋼的抗氧化性和熱強性，如蠕變和持久強度，且改善鋼的焊接性 |
V | 固溶于奧氏體中可提高鋼的淬透性，但化合狀態(tài)存在的釩，會降低鋼的淬透性，增加鋼的回火穩(wěn)定性，并有很強的二次硬化作用，固溶于鐵素體中有極強的固溶強化作用。細化晶粒以提高低溫沖擊韌性，碳化釩是最硬耐磨性最好的金屬碳化物，明顯提高工具鋼的壽命，提高鋼的蠕變和持久強度，釩、碳含量比超過5.7時，可大大提高鋼抗高溫高壓氫腐蝕的能力，但會稍微降低高溫抗氧化性 |
W | 有二次硬化作用，使鋼具有紅硬性，提高耐磨性，對鋼的淬透性、回火穩(wěn)定性、力學(xué)性能及熱強性的影響均與鉬相似，稍微降低鋼的抗氧化性 |
Zr | 鋯在鋼中作用與鈮、鈦、釩相似，含量小時，有脫氧、凈化和細化晶粒的作用，提高鋼的低溫韌性，消除時效現(xiàn)象，提高鋼的沖壓性能 |
