1、 合金元素在鋼中的作用
鋼中各合金元素的作用不盡相同,見表1
表1主要合金元素在鋼中的作用
元素 | 作 用 |
Mn | 1、在低含量范圍內,對鋼具有很大的強化作用,提高強度、硬度和耐磨性 2、降低鋼的臨界冷卻速度,提高鋼的淬透性 3、稍稍改善鋼的低溫韌性 4、在高含量范圍內,作為主要奧氏體化元素 |
Si | 1、強化鐵素體,提高鋼的強度和硬度 2、降低鋼臨界冷卻速度,提高鋼的淬透性 3、提高鋼在氧化性腐蝕介質中的耐蝕性,提高鋼的耐熱性 4、磁鋼中的主要合金元素 |
Cr | 1、在低含量范圍內,對鋼具有很大的強化作用,提高強度、硬度和耐磨性 2、降低鋼的臨界冷卻速度,提高鋼的淬透性,細化鋼的晶粒 3、提高鋼的耐熱性,是耐熱鋼的主要元素 4、在高合金范圍內,對鋼具有很大的強化作用,使鋼具有對強氧化酸等腐蝕介質的耐腐蝕能力 |
Mo | 1、強化鐵素體,提高鋼的強度和硬度 2、降低鋼的臨界冷卻速度,提高鋼的淬透性 3、提高鋼的耐熱性和高溫強度,是熱強鋼中的主要元素 4、提高鋼的耐腐蝕(特別是硫酸)性能 |
V | 1、在含量(質量分數為0.05%~0.10%)時,細化晶粒,提高韌性 2、再較高含量(質量分數為0.20%)時,形成V4C3碳化物,提高鋼的熱強性 |
Ni | 1、主要通過影響鋼的相變和顯微組織對鋼進行強化,而不降低其塑性 2、降低鋼的臨界冷卻速度,提高鋼的淬透性 3、改善鋼的低溫韌性 4、擴大奧氏體區,是奧氏體化的有效元素 5、本身具有一定耐蝕性,對一些還原性酸類(硫酸、鹽酸)有良好的耐蝕能力 |
Al | 1、煉鋼中起良好的脫氧作用 2、細化鋼的晶粒,提高鋼的強度;含量高時會產生脆性,并形成石狀斷口 3、提高鋼的抗氧化性能,提高不銹鋼對強氧化性酸類的耐蝕能力 |
Ti、Nb | 1、細化鋼的晶粒 2、在不銹鋼中改善抗晶間腐蝕能力 |
B | 1、強烈提高過冷奧氏體穩定性,在提高鋼的淬透性方面所起的作用比Cr、 Mo 、Ni等合金元素強得多[每w(B)=0.001%相當于w(Mn)=0.85%,或w(Ni)=2.4 %,或w(Ci)=0.45 %,或w(Mo)=0.35 %] |
Cu | 1、強化鐵素體[w(Cu)<1.5%] 2、含量高的時候產生析出強化作用[w(Cu)>3.0%] 3、提高鋼的耐腐蝕(特別是硫酸)性能 |
W | 1、細化鋼的晶粒 2、提高鋼的淬透性 3、生成高熱穩定性碳化物和氮化物(W2C、W2N),提高鋼的熱強性 |
RE (Ce、La) | 1、煉鋼中起脫硫、去氣、凈化鋼液的作用 2、 細化鋼的晶粒,改善鑄態組織(縮小柱狀晶區) |
2、合金元素對鑄造性能的影響
鋼的鑄造性能主要由鑄造時金屬的流動性、收縮特點、偏析傾向等來綜合評定。它們與鋼的固相線和液相線溫度的高低及結晶溫度區間的大小有關。固、液相線的溫度越低和結晶區越窄,鑄造性能越好。因此,合金元素的作用主要取決于合金元素的性質和它對鐵碳合金相圖的影響。另外,一些元素如鉻、鉬、釩、鈦、鋁等,在鋼中形成高熔點碳化物或氧化物質點,增大了鋼液的粘度,降低其流動性,使鑄造性能惡化。
合金元素對鑄造性能的影響,見表2。
表2合金元素對鑄造性能的影響
元素 | 作 用 |
Mn | 1、縮小結晶范圍,提高流動性 2、增加體收縮和線收縮,增加冷、熱裂傾向 3、生成MnO,MnO與SiO2作用易形成化學粘砂 |
Cu | 1、降低熔點,縮小結晶范圍,改善流動性 2、大約w(Cu)﹥1%時,易于自由析出,增加熱裂傾向,加Si、Mn可提高Cu在鋼中的溶解度 |
Mo | 1、低合金范圍內,降低流動性 2、略增加縮孔傾向 3、質量分數在1%以下時,生成MoS在晶界上析出,降低導熱性,并增大收縮,增大冷、熱裂傾向 |
V | 1、質量分數在0.25%~1%時,生成氧化膜,略降低流動性 2、提高高溫強度,略改善裂紋傾向 |
Al | 1、作脫氧劑加入時,質量分數小于0.15%,有良好的脫氧作用,改善流動性 2、作合金元素加入時,形成Al2O3和Al2S3 夾渣和氧化膜,降低流動性 3、增大收縮和熱裂傾向 |
Ti | 顯著降低流動性 |
Cr | 1、生成夾雜物及氧化膜,使鋼液變稠,降低流動性,高Cr鋼鑄件易形成皺紋及冷隔 2、增加體收縮量,增大縮孔傾向 3、減小導熱性,增大熱裂傾向 |
Ni | 1、改善流動性 2、易生成枝晶,增大熱裂傾向 |
稀土 | 脫氧、脫硫,改善流動性,減少熱裂傾向 |
3、合金元素對焊接性能的影響
鋼的焊接性能,主要取決于它的淬透性、回火性和碳的質量分數。合金元素對鋼焊接性能的影響,可用焊接碳當量來估算。
我國目前所廣泛應用的普通低合金鋼,其焊接碳當量可按下述經驗公式計算,見式1、2。

合金元素對鋼焊接性能的影響,見表3。
表3 合金元素對鋼焊接性能的影響
元素 | 作 用 |
Mn | 提高淬透性和降低馬氏體轉變溫度,對焊接性能有不利影響。 |
Si | 降低鋼的可焊性 |
V | 改善鋼的焊接性能 |
Ti | 改善低碳錳鋼和高合金不銹鋼的焊接工藝性能 |
Al | 對焊接性能有不利影響 |
Zr | 改善鋼的焊接性能 |
Ni | 含鎳較高的鋼在焊接時應采用奧氏體焊條,以防止裂縫 |
稀土 | 改善鋼的焊接性能
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