合金元素及其在合金中的作用.doc

合金元素及其在合金中的作用為了改善和提高鋼的某些性能和使之獲得某些特殊性能而有意在冶煉過(guò)程中加入的元素稱(chēng)為合金元素。常用的合金元素有鉻（Cr ) 、鎳（Ni ) 、鉬（Mo）、鎢（w ）、釩（V）。鈦( Ti)、鈮（Nb )、鋯（Zr）、鈷（Co）、硅（Si）、錳（Mn)、鋁（Al )、銅（Cu ) 、硼（B ) 、稀土 ( Re）等。磷（P）、硫（S ) 、氮（N ）等在某些情況下也起到合金元素的作用。1、 鉻(Cr) 鉻能增加鋼的淬透性并有二次硬化作用?？商岣吒咛间摰挠捕群湍湍バ远皇逛撟兇?；含量超過(guò)12%時(shí)。使鋼有良好的高溫抗氧化性和耐氧化性介質(zhì)腐蝕的作用。還增加鋼的熱強(qiáng)性，鉻為不銹耐酸鋼及耐熱鋼的主要合金元素。鉻能提高碳素鋼軋制狀態(tài)的強(qiáng)度和硬度。降低伸長(zhǎng)率和斷面收縮率。當(dāng)鉻含量超過(guò)15%時(shí)，強(qiáng)度和硬度將下 降，伸長(zhǎng)率和斷面收縮率則相應(yīng)地有所提高。含鉻鋼的零件經(jīng)研磨容易獲得較高的表面加工質(zhì)量。 鉻在調(diào)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼中的主要作用是提高淬透性。使鋼經(jīng)淬火回火后具有較好的綜合力學(xué)性能，在滲碳鋼中還可以形成含鉻的碳化物，從而提高材料表面的耐磨性。含鉻的彈簧鋼在熱處理時(shí)不易脫碳。鉻能提高工具鋼的耐磨性、硬度和紅硬性。有良好的回火穩(wěn)定性。在電熱合金中，鉻能提高合金的抗氧化性、電阻和強(qiáng)度。(1) 對(duì)鋼的顯做組織及熱處理的作用A、鉻與鐵形成連續(xù)固溶體，縮小奧氏體相區(qū)城。鉻與碳形成多種碳化物，與碳的親和力大于鐵和錳而低于鎢、鉬等鉻與鐵可形成金屬間化合物相(FeCr)B、鉻使珠光體中碳的濃度及奧氏體中碳的極限溶解度減少C、減緩?qiáng)W氏體的分解速度，顯著提高鋼的淬透性但亦增加鋼的回火脆性?xún)A向(2)對(duì)鋼的力學(xué)性能的作用 A、提高鋼的強(qiáng)度和硬度時(shí)加入其他合金元素時(shí)，效果較顯著 B、顯著提高鋼的脆性轉(zhuǎn)變溫度 C、在含鉻量高的Fe-Cr合金中，若有相析出，沖擊韌性急劇下降(3)對(duì)鋼的物理、化學(xué)及工藝性能的作用 A、提高鋼的耐磨性，經(jīng)研磨，易獲得較高的表面光潔度 B、降低鋼的電導(dǎo)率，降低電阻溫度系數(shù) C、提高鋼的矯頑力和剩余磁感廣泛用于制造永磁鋼 D、鉻促使鋼的表面形成鈍化膜，當(dāng)有一定含量的銘時(shí)，顯著提高鋼的耐腐蝕性能（特別是硝酸）。若有鉻的碳化物析出時(shí)，使鋼的耐腐蝕性能下降 E、提高鋼的抗氧化性能 F、鉻鋼中易形成樹(shù)枝狀偏析，降低鋼的塑性 G、由于鉻使鋼的熱導(dǎo)率下降，熱加工時(shí)要緩慢升溫，鍛、軋后要緩冷(4)在鋼中的應(yīng)用 A、合金結(jié)構(gòu)鋼中主要利用鉻提高淬透性，并可在滲碳表面形成含鉻碳化物以提高耐磨性 B、彈簧鋼中利用鉻和共他合金元素一起提供的綜合性能 C、軸承鋼中主要利用鉻的特殊碳化物對(duì)耐磨性的貢獻(xiàn)及研磨后表面光沽度高的優(yōu)點(diǎn) D、工具鋼和高速鋼中主要利用鉻提高耐磨性的作用，并具有一定的回火穩(wěn)定性和韌性 E、不銹鋼、耐熱鋼中鉻常與錳、氮、鎳等聯(lián)合便用，當(dāng)需形成奧氏體鋼時(shí)，穩(wěn)定鐵素體的鉻與穩(wěn)定奧氏體的錳、鎳之間須有一定比例，如Cr18Ni9等 F、我國(guó)鉻資源較少應(yīng)盡量節(jié)省鉻的使用2、 鎳(i) 鎳在鋼中強(qiáng)化鐵素體并細(xì)化珠光體，總的效果是提高強(qiáng)度，對(duì)塑性的影響不顯著。一般地講，對(duì)不需調(diào)質(zhì)處理而在軋制、正火或退火狀態(tài)使用的低碳鋼，一定的含鎳量能提高鋼的強(qiáng)度而不顯著降低其韌性。據(jù)統(tǒng)計(jì)，每增加1%的鎳約可提高強(qiáng)度29.41Pa。隨著鎳含量的增加，鋼的屈服強(qiáng)度比抗拉強(qiáng)度提高得快,因此含鎳鋼的屈服比可較普通碳素鋼高。鎳在提高鋼強(qiáng)度的同時(shí)，對(duì)鋼的韌性、塑性以及其他工藝性能的損害較其他合金元素的影響小。對(duì)于中碳鋼，由于鎳降低珠光體轉(zhuǎn)變溫度，使珠光體變細(xì)；又由于鎳降低共析點(diǎn)的含碳量，因而和相同碳含量的碳素鋼比，其珠光體數(shù)量較多，使含鎳的珠光體鐵素體鋼的強(qiáng)度較相同碳含量的碳素鋼高。反之，若使鋼的強(qiáng)度相同，含鎳鋼的碳含量可以適當(dāng)降低，因而能使鋼的韌性和塑性有所提高。鎳可以提高鋼對(duì)疲勞的抗力和減小鋼對(duì)缺口的敏感性。鎳降低鋼的低溫脆性轉(zhuǎn)變溫度，這對(duì)低溫用鋼有極重要的意義。含鎳3. 5%的鋼可在-100時(shí)使用，含鎳9%的鋼則可在-196時(shí)工作。鎳不增加鋼對(duì)蠕變的抗力，因此一般不作為熱強(qiáng)鋼的強(qiáng)化元素。 鎳含量高的鐵鎳合金，其線脹系數(shù)隨鎳含量增減有顯著的變化。利用這一特性，可以設(shè)計(jì)和生產(chǎn)具有極低或一定線脹系數(shù)的精密合金、雙金屬材料等。 此外，鎳加入鋼中不僅能耐酸，而且也能抗堿，對(duì)大氣及鹽都有抗蝕能力。鎳是不銹耐酸鋼中的重要元素之一。(1)對(duì)鋼的顯做組織及熱處理的作用A、鎳和鐵能無(wú)限固溶，鎳擴(kuò)大鐵的奧氏體區(qū)，即升高A4點(diǎn)，降低A3 點(diǎn)，是形成和穩(wěn)定奧氏體的主要合金元素B、鎳和碳不形成碳化物C、降低臨界轉(zhuǎn)變溫度，降低鋼中各元素的擴(kuò)散速率，提高淬透性D、降低共析珠光體的碳含量其作用僅次于氮而強(qiáng)于錳。，在降低馬氏體轉(zhuǎn)變溫度方面的作用為錳的一半(2)對(duì)鋼的力學(xué)性能的作用 A、強(qiáng)化鐵素體并細(xì)化和增多珠光體，提高鋼的強(qiáng)度，不顯著影響鋼的塑性 B、含鎳鋼的碳含量可適當(dāng)降低，因而可使韌性和塑性有所改善 C、提高鋼的疲勞抗力，減小鋼對(duì)缺口的敏感性 D、由于對(duì)提高鋼的淬透性和回火穩(wěn)定性的作用并不十分強(qiáng)，鎳對(duì)調(diào)質(zhì)鋼的意義不大 E、降低鋼的低溫脆化轉(zhuǎn)變溫度，含Ni3.5的鋼可在-100時(shí)使用，含Ni 9的鋼可在-196 時(shí)使用(3)對(duì)鋼的物理、化學(xué)及工藝性能的作用 A、強(qiáng)烈降低鋼的熱導(dǎo)率和電導(dǎo)率 B、Ni30的奧氏體鋼呈現(xiàn)順磁性，即無(wú)磁鋼。Ni30 的Fe-Ni合金是重要的精密軟磁材料 C、含鎳超過(guò)15-20的鋼對(duì)硫酸和鹽酸有很高的抗蝕性能，但不能抗硝酸的腐蝕?？偟膩?lái)說(shuō)，含鎳鋼對(duì)酸、堿、鹽以及大氣都有一定的抗蝕能力。含鎳的低合金鋼還有較高的腐蝕疲勞抗力。含鎳鋼在含硫和一氧化碳的氣氛中加熱時(shí)易發(fā)生熱脆和侵蝕性氣孔 D、含鎳較高的鋼在焊接時(shí)應(yīng)采用奧氏體焊條，以防止裂縫 E、含鎳鋼中易出現(xiàn)帶狀組織和白點(diǎn)缺陷，應(yīng)在生產(chǎn)工藝中加以防止(4)在鋼中的應(yīng)用 A、單純的鎳鋼只在要求有特別高的沖擊韌性或很低的工作溫度時(shí)才使用 B、機(jī)械制造中使用的鎳鉻或鎳鉻鉬鋼，在熱處理后能獲得強(qiáng)度和韌性配合良好的綜合力學(xué)性能。含鎳鋼特別適用于需要表面滲碳的部件 C、在高合金奧氏體不銹耐熱鋼中鎳是奧氏體化元素，能提供良好的綜合性能，主要為NiCr系鋼、CrMnN、CrAlSi、FeAlMn鋼，在一些用途上可取代CrNi系鋼 D、由于鎳的稀缺，又是重要的戰(zhàn)略物資。非在用其他合金元家不可能達(dá)到性能要求則，應(yīng)盡最少用和不用鎳作為鋼的合金元素3、鉬(Mo) 鉬在鋼中能提高淬透性和熱強(qiáng)性。防止回火脆性，增加剩磁和矯頑力以及在某些介質(zhì)中的抗蝕性。 在調(diào)質(zhì)鋼中，鉬能使較大斷面的零件淬深、淬透，提高鋼的抗回火性或回火穩(wěn)定性，使零件可以在較高溫度下回火，從而更有效地消除（或降低）殘余應(yīng)力，提高塑性。 在滲碳鋼中鉬除具有上述作用外，還能在滲碳層中降低碳化物在晶界上形成連續(xù)網(wǎng)狀的傾向，減少滲碳層中殘留奧氏體，相對(duì)地增加了表面層的耐磨性。 在鍛模鋼中，鉬還能保持鋼有比較穩(wěn)定的硬度，增加對(duì)變形、開(kāi)裂和磨損等的抗力。 在不銹耐酸鋼中，鉬能進(jìn)一步提高對(duì)有抗酸（如蟻酸、醋酸、草酸等）以及過(guò)氧化氫、硫酸，亞硫酸、硫酸鹽、酸性染料、漂白粉液等的抗蝕性。特別是由于鉬的加入，防止了氯離子存在所產(chǎn)生的點(diǎn)腐蝕傾向。 含1%左右鉬的W12Cr4V4Mo高速鋼具有高的耐磨性、回火硬度和紅硬性等。 (1)對(duì)鋼的顯做組織及熱處理的作用A、鉬在鋼中可固溶于鐵素體、奧氏體和碳化物中，它是縮小奧氏體相區(qū)的元素B、當(dāng)鋼含量較低時(shí)，與鐵、碳形成復(fù)合的滲碳體；含量較高時(shí)可形成鋼的特殊碳化物C、鉬提高鋼的淬透性，其作用較鉻強(qiáng)而稍遜于錳D、鉬提高鋼的回火穩(wěn)定性，作為單一合金元素存在時(shí)，增加鋼的回火脆性；與鉻、錳等并存時(shí)，鉬又降低或抑止因其他元素所導(dǎo)致的回火脆性(2)對(duì)鋼的力學(xué)性能的作用 A、鉬對(duì)鐵素體有固溶強(qiáng)化作用同時(shí)也提高碳化物的穩(wěn)定性從而提高鋼的強(qiáng)度 B、鉬對(duì)改善鋼的延展性和韌性以及耐磨性起到有利作用 C、由于鉬使形變強(qiáng)化后的軟化和恢復(fù)溫度以及再結(jié)晶溫度提高，并強(qiáng)烈提高鐵素體的蠕變抗力，有效抑制滲碳體在450-600下的聚集促進(jìn)特殊碳化物的析出，因而成為提高鋼的熱強(qiáng)性的最有效的合金元素(3)對(duì)鋼的物理、化學(xué)及工藝性能的作用 A、在含碳1.5的磁鋼中，2-3的鋼提高剩余磁感和矯頑力 B、在還原性酸及強(qiáng)氧化性鹽溶液中都能使鋼表面鈍化因此鉬可以普遍提高鋼的抗蝕性能，防止鋼在氯化物溶液中的點(diǎn)蝕 C、鉬含量較高(3%)時(shí)使鋼的抗氧化性惡化 D、含鉬不超過(guò)8的鋼仍可以鍛、軋，但含量較高時(shí)，鋼對(duì)熱加工的變形抗力增高(4)在鋼中的應(yīng)用 A、在調(diào)質(zhì)和滲碳結(jié)構(gòu)鋼、彈簧鋼、軸承鋼、工具鋼、不銹耐酸鋼、耐熱鋼、磁鋼中都得到了廣泛應(yīng)用 B、鉻鉬鋼在許多情況下可代替鉻鎳鋼來(lái)制造重要的部件 C、我國(guó)富產(chǎn)鉬，但在世界范圍內(nèi)的儲(chǔ)量并不豐富。含鉬鋼在我國(guó)應(yīng)適當(dāng)發(fā)展，但鉬是重要戰(zhàn)略物資，應(yīng)注意合理和節(jié)約使用 4、鎢(W) 鎢在鋼中除形成碳化物外，部分地溶入鐵中形成固溶體。其作用與鉬相似，按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)算，一般效果不如鉬顯著。鎢在鋼中的主要用途是增加回火穩(wěn)定性、紅硬性、熱強(qiáng)性以及由于形成碳化物而增加的耐磨性。因此它主要用于工具鋼，如高速鋼、熱鍛模具鋼等。 鎢在優(yōu)質(zhì)彈簧鋼中形成難熔碳化物，在較高溫度回火時(shí)，能延緩碳化物的聚集過(guò)程，保持較高的高溫強(qiáng)度。鎢還可以降低鋼的過(guò)熱敏感性、增加淬透性和提高硬度。65Si2MnWA彈簧鋼熱軋后空冷就具有較高的硬度。50mm2截面的彈簧在油中即能淬透?？勺鞒惺艽筘?fù)荷、耐熱（不大于350 ）、受沖擊的重要彈簧。30W4Cr2VA 高強(qiáng)度耐熱優(yōu)質(zhì)彈簧鋼，具有大的淬透性,1050 -1100 淬火。550-650回火后抗拉強(qiáng)度達(dá)1470-1666MPa。它主要用于制造在高溫（不大于50 ）條件下使用的彈簧。 由于鎢的加入，能顯著提高鋼的耐磨性和切削性。所以，鎢是合金工具鋼的主要元素。(1)對(duì)鋼的顯做組織及熱處理的作用A、鎢是熔點(diǎn)最高（3387）的難熔金屬，在元素周期表中與Cr 、Mo同族。在鋼中的行為亦與Mo 類(lèi)似，即縮小奧氏體相區(qū)，并是強(qiáng)碳化物形成元素，部分地固溶于鐵中B、鎢對(duì)鋼的淬透性的作用不如Mo和Cr。當(dāng)以鎢的特殊碳化物存在時(shí)，則降低鋼的淬透性和淬硬性C、鎢的特殊碳化物阻止鋼晶粒的長(zhǎng)大，降低鋼的過(guò)熱敏感性D、鎢顯著提高鋼的回火穩(wěn)定性(2)對(duì)鋼的力學(xué)性能的作用 A、由于鎢提高了回火穩(wěn)定性，其碳化物于分堅(jiān)硬，因而提高了鋼的耐磨性，還使鋼具有一定的紅硬性 B、提高鋼在高溫時(shí)的蠕變抗力，其作用不如鉬強(qiáng)(3)對(duì)鋼的物理、化學(xué)及工藝性能的作用 A、鎢顯著提高鋼的密度，強(qiáng)烈降低鋼的熱導(dǎo)率 B、顯署提高鋼的矯頑力和剩余磁感 C、鎢對(duì)鋼的抗蝕性和高溫抗氧化性無(wú)有利作用，含鎢鋼在高溫時(shí)的不起皮性顯著下降。但鎢能提高鋼的抗氫作用的穩(wěn)定性 D、含鎢的高速鋼塑性低，變形抗力高，熱加工性能較差 E、高合金鎢鋼在鑄態(tài)中存在易熔相的偏析，鍛造溫度不能高，并應(yīng)防止高碳鎢鋼中由干碳的石墨化造成黑色斷口缺陷(4)在鋼中的應(yīng)用 A、主要用于工具鋼，如高速鋼和熱鍛模具鋼等 B、在有特殊需要時(shí)應(yīng)用于滲碳和調(diào)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼、耐熱鋼、不銹鋼、磁鋼等，常與Si 、Mn、Al、Mo、V 、Cr 、Ni等同時(shí)加入5、釩(V) 釩和碳、氮、氧有極強(qiáng)的親合力，與之形成相應(yīng)的穩(wěn)定化合物。釩在鋼中主要以碳化物的形態(tài)存在。其主要作用是細(xì)化鋼的組織和晶粒。降低鋼的過(guò)熱敏感性，提高鋼的強(qiáng)度和韌性。當(dāng)在高溫溶入固溶體時(shí)，增加淬透性；反之，如以碳化物形態(tài)存在時(shí)，降低淬透性。釩增加淬火鋼的回火穩(wěn)定性，并產(chǎn)生二次硬化效應(yīng)。鋼中的含釩量，除高速工具鋼外，一般均不大于0.5% 釩在普通低合金鋼中能細(xì)化晶粒，提高正火后的強(qiáng)度和屈服比及低溫韌性，改善鋼的焊接性能。 釩在合金結(jié)構(gòu)鋼中，由于在一般熱處理?xiàng)l件下會(huì)降低淬透性，故在結(jié)構(gòu)鋼中常和錳、鉻、鉬以及鎢等元素聯(lián)合使用。釩在調(diào)質(zhì)鋼中主要是提高鋼的強(qiáng)度和屈服比，細(xì)化晶粒，降低過(guò)熱敏感性。在滲碳鋼中，因釩能細(xì)化晶粒，可使鋼在滲碳后直接淬火，不需二次淬火。 釩在彈簧鋼和軸承鋼中，能提高強(qiáng)度和屈服比。特別是提高比例極限和彈性極限，降低熱處理時(shí)脫碳敏感性，從而提高了表面質(zhì)量。無(wú)鉻含釩的軸承鋼，碳化物彌散度高，使用性能良好。 釩在工具鋼中細(xì)化晶粒，降低過(guò)熱敏感性，增加回火穩(wěn)定性和耐磨性，從而延長(zhǎng)了工具的使用壽命。(1)對(duì)鋼的顯做組織及熱處理的作用A、釩和鐵形成連續(xù)的固溶體，強(qiáng)烈地縮小奧氏體相區(qū)B、釩和碳、氮、氧都有極強(qiáng)的親和力，在鋼中主要以碳化物或氮化物、氧化物的形態(tài)存在C、通過(guò)控制奧氏體化溫度來(lái)改變釩在奧氏體中的含量和未溶碳化物的數(shù)量以及鋼的實(shí)際晶粒度，可以調(diào)節(jié)鋼的淬透性D、由于釩形成穩(wěn)定難熔的碳化物，使鋼在較高溫度時(shí)仍保持細(xì)晶組織，大大減低鋼的過(guò)熱敏感性(2)對(duì)鋼的力學(xué)性能的作用 A、少量的釩使鋼晶粒細(xì)化，韌性增大，對(duì)低溫鋼尤為有利 B、釩量較高導(dǎo)致聚集的碳化物出現(xiàn)時(shí)，會(huì)降低強(qiáng)度；碳化物在晶內(nèi)析出會(huì)降低室溫韌性 C、經(jīng)適當(dāng)?shù)臒崽幚硎固蓟飶浬⑽龀鰰r(shí)，釩可提高鋼的高溫持久強(qiáng)度和蠕變抗力 D、釩的碳化物是金屬碳化物中最硬和最耐磨的，彌散分布的釩碳化物提高工具鋼的硬度和耐磨性(3)對(duì)鋼的物理、化學(xué)及工藝性能的作用 A、在高鐵鎳合金中加入釩，經(jīng)適當(dāng)熱處理后可提高磁導(dǎo)率。在永磁鋼中加釩，能提高磁矯頑力 B、加入足夠量的釩（碳的5.7 倍以上）。將碳固定于釩碳化物中時(shí)，可大大增加鋼在高溫高壓下對(duì)氫的穩(wěn)定性，其強(qiáng)烈作用與Nb、Ti 、Zr 相似不銹耐酸鋼中，釩可改善抗晶間腐蝕的性能，但作用不及Ti、Nb 顯著 C、出現(xiàn)釩的氧化物時(shí)，對(duì)鋼的高溫抗氧化性不利 D、含釩鋼在加工溫度較低時(shí)顯著增加變形抗力 E、釩改善鋼的焊接性能(4)在鋼中的應(yīng)用 A、在普通低合金鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、彈簧鋼、軸承鋼，合金工具鋼、高速工具鋼、耐熱鋼、抗氫鋼、低溫用鋼等系列中得到廣泛應(yīng)用 B、釩是我國(guó)富有的元素之一，其價(jià)鉻雖較Si 、Mn，、Ti 、Mo 略貴但在鋼中的用量，一般不大于0.5 % （除高速工具鋼外），故應(yīng)大力推廣使用。目前釩已成為發(fā)展新鋼種的常用元素之一6、鈦(Ti) 鈦和氮、氧、碳都有極強(qiáng)的親合力，與硫的親合力比鐵強(qiáng)。因此，它是一種良好的脫氧去氣劑和固定氮和碳的有效元素。鈦雖然是強(qiáng)碳化物形成元素，但不和其他金屬元素聯(lián)合形成復(fù)合化合物。碳化鈦結(jié)合力強(qiáng)，穩(wěn)定、不易分解，在鋼中只有加熱到1000 以上才緩慢地溶入固溶體中。在未溶入之前。碳化鈦微粒有阻止晶粒長(zhǎng)大的作用。由于鈦和碳之間的親合力遠(yuǎn)大于鉻和碳之間的親合力。在不銹鋼中常用鈦來(lái)固定其中的碳以消除鉻在晶界處的貧化，從而消除或減輕鋼的晶間腐蝕。 鈦也是強(qiáng)鐵素體形成元素之一，強(qiáng)烈地提高鋼的A1和A3溫度。鈦在普通低合金鋼中能提高塑性和韌性。由于鈦固定了氮和硫并形成碳化鈦，提高了鋼的強(qiáng)度。經(jīng)正火使晶粒細(xì)化，析出形成碳化物可使鋼的塑性和沖擊韌性得到顯著改善。含鈦的合金結(jié)構(gòu)鋼，有良好的力學(xué)性能和工藝性能，主要缺點(diǎn)是淬透性稍差。 在高鉻不銹鋼中，通常須加入約5倍碳含量的鈦，不但能提高鋼的抗蝕性（主要抗晶間腐蝕）和韌性；還能阻止鋼在高溫時(shí)的晶粒長(zhǎng)大傾向和改善鋼的焊接性能。(1)對(duì)鋼的顯做組織及熱處理的作用A、鈦和氮、氧、碳都有極強(qiáng)的親和力，是一種良好的脫氧去氣劑和固定氮和碳的有效元素B、鈦和碳的化合物(TiC) 結(jié)合力極強(qiáng)，穩(wěn)定性高，只有加熱到10O0以上才會(huì)緩慢溶入鐵的固溶體中。TiC微粒有阻止鋼晶粒長(zhǎng)大粗化的作用，使粗化溫度提高至10O0以上C、鈦是強(qiáng)鐵素體形成元素之一，使奧氏體相區(qū)縮小，強(qiáng)烈提高A1、A3 溫度。固溶態(tài)的鈦提高鋼的淬透性，而以TiC微粒存在時(shí)則降低鋼的淬透性D、當(dāng)鈦含量達(dá)一定值時(shí)，由于TiFe2的彌散析出，可產(chǎn)生沉淀硬化作用(2)對(duì)鋼的力學(xué)性能的作用 A、當(dāng)鈦以固溶態(tài)存在于鐵素體之中時(shí)，其強(qiáng)化作用高于Al、Mn 、Ni 、Mo等，次于Be、P 、Cu 、Si B、鐵對(duì)鋼力學(xué)性能的影響取決它的存在形態(tài)和Ti/C含量比以及熱處理制度、微量的鈦(0.03%-0.1%)使屈服點(diǎn)有所提高，但當(dāng)Ti/C比超過(guò)4 時(shí)，其強(qiáng)度和韌性急劇下降。過(guò)高的加熱溫度(1100）進(jìn)行正火或淬火，雖可使強(qiáng)度提高50，但劇烈降低塑性及韌性 C、鈦對(duì)鋼的韌性，特別是低溫沖擊韌性少有改善作用 D、鈦能改善碳素鋼和合金鋼的熱強(qiáng)性，提高它們的持久強(qiáng)度和蠕變抗力(3)對(duì)鋼的物理、化學(xué)及工藝性能的作用 A、提高鋼在高溫、高壓氧氣中的穩(wěn)定性 B、鈦提高不銹耐酸鋼的抗蝕性，特別是對(duì)晶間腐蝕的抗力，原因是防止了鉻碳化物在晶界析出而導(dǎo)致的貧鉻 C、低碳鋼中，當(dāng)Ti/C比達(dá)到4.5 以上時(shí)，由于氧、氮、碳全部被固定，具有很好的應(yīng)力腐蝕和堿脆抗力 D、在含鉻4-6的鋼中加入鈦，能提高在高溫時(shí)的抗氧化性 E、鋼中加入鈦可促進(jìn)氮化層的形成和較迅速獲得所需的表面硬度，成為“快速氮化鋼” F、改善低碳錳鋼和高合金不銹鋼的焊接工藝性能(4)在鋼中的應(yīng)用 A、鈦含量超過(guò)0.025 時(shí)，可作為合金元素考慮 B、鈦?zhàn)鳛楹辖鹪卦谄胀ǖ秃辖痄摵辖鸾Y(jié)構(gòu)鋼、合金工具鋼、高速工具鋼、不銹耐酸鋼、耐熱不起皮鋼、永磁鋼、永磁合金以及鑄鋼中均已得到應(yīng)用 C、鈦越來(lái)越多地被應(yīng)用于各種先進(jìn)材料，成為重要的戰(zhàn)略物資，例如航空航天器動(dòng)力機(jī)械等7、鈮/鈳(Nb/Cb) 鈮與鈳常和鉭共生，它們?cè)阡撝械淖饔孟嘟?。鈮和鉭部分溶入固溶體，起固溶強(qiáng)化作用。溶入奧氏體時(shí)顯著提高鋼的淬透性。但以碳化物和氧化物微粒形態(tài)存在時(shí)，細(xì)化晶粒并降低鋼的淬透性。它能增加鋼的回火穩(wěn)定性，有二次硬化作用。微量鈮，可以在不影響鋼的塑性或韌性的情況下提高鋼的強(qiáng)度。由于有細(xì)化晶粒作用，能提高鋼的沖擊韌性并降低其脆性轉(zhuǎn)變溫度。當(dāng)含量大于碳含量的8倍時(shí)，幾乎可以固定鋼中所有的碳，使鋼具有很好的抗氫性能。在奧氏體鋼中可以防止氧化介質(zhì)對(duì)鋼的晶間腐蝕。由于固定碳和沉淀硬化作用，能提高熱強(qiáng)鋼的高溫性能，如蠕變強(qiáng)度等。 鈮在建筑用普通低合金鋼中能提高屈服強(qiáng)度和沖擊韌性，降低脆性轉(zhuǎn)變溫度，有益焊接性能。在滲碳及調(diào)質(zhì)合金結(jié)構(gòu)鋼中，增加淬透性，同時(shí)提高鋼的韌性和低溫性能。能降低低碳馬氏體耐熱不銹鋼的空冷硬化性，避免回火脆性，提高蠕變強(qiáng)度。(1)對(duì)鋼的顯做組織及熱處理的作用A、鈮、鉭均為難熔的稀有金屬元素(Nb：2467 ；Ta : 2980)，在元素周期表中與釩同族，它們?cè)阡撝械淖饔门cV、Ti 、Zr類(lèi)似，和碳、氮、氧都有很強(qiáng)的親和力，形成極為穩(wěn)定的化合物B、鈮、鉭在鋼中的主要作用是細(xì)化晶粒，提高晶粒粗化溫度C、鈮、鉭以固溶態(tài)存在時(shí)，提高鋼的淬透性和淬火后的回火穩(wěn)定性；以碳化物存在時(shí)則降低淬透性 (2)對(duì)鋼的力學(xué)性能的作用 A、鋼中加入0.005一0.05鈮能提高其屁服強(qiáng)度和沖擊韌性，降低其脆性轉(zhuǎn)變溫度 B、在含鉻低于16的低碳馬氏體耐熱不銹鋼中加入鈮，也可降低其空冷硬化性，避免回火脆性，提高蠕變強(qiáng)度，降低蠕變速率(3)對(duì)鋼的物理、化學(xué)及工藝性能的作用 A、改善奧氏體型不銹鋼抗晶間腐蝕的性能；在高鉻鐵素體鋼中，改善高溫不起皮性和抗?jié)庀跛崆治g的性能 B、在奧氏體型無(wú)磁鋼中，加入鈮和采用沉淀強(qiáng)化熱處理，可有效提高其屈服強(qiáng)度而不損害其磁學(xué)性能 C、在低碳普通低合金鋼和高鉻馬氏體鋼中加入鈮可改善焊接性能；在Cr18Ni8型鋼中加入鈮后，其冷作硬化率較大，冷變形比較困難，焊接性也較差(4)在鋼中的應(yīng)用 A、煉鋼用的鐵合金中鈮、鉭共存其中Ta/Nb質(zhì)量比為l/12 至1/2，習(xí)慣上稱(chēng)為鈮鐵。以單位質(zhì)量計(jì)的在鋼中的作用，釩約為鈮的一半，故鈮鐵中的鈮當(dāng)量一般以(Nb+0.5Ta)%計(jì) B、加入少量鈮應(yīng)用于：建筑用低碳普通合金鋼，滲碳及調(diào)質(zhì)合金鋼，高鉻耐熱不銹鋼，奧氏體型不銹耐熱鋼，無(wú)磁鋼等 C、鈮、鉭資源在我國(guó)較為豐富，但在世界范圍內(nèi)儲(chǔ)量很少，且有其他重要用途。應(yīng)根據(jù)經(jīng)濟(jì)合理的原則，發(fā)展它但在鋼中的應(yīng)用8、鋯(Zr) 鋯是強(qiáng)碳化物形成元素。它在鋼中的作用與鈮、鈦、釩相似。加入少量的鋯元素有脫氣、凈化和細(xì)化晶粒的作用，有利于鋼的低溫性能，改善沖壓性能，它常用于制造然氣發(fā)動(dòng)機(jī)和彈道式導(dǎo)彈結(jié)構(gòu)使用的超高強(qiáng)度鋼和鎳基高溫合金中(1)對(duì)鋼的顯做組織及熱處理的作用A、鋯是高熔點(diǎn)（1852）的稀有金屬，是碳化物形成元素，在練鋼過(guò)程中是強(qiáng)力的脫氧和脫氮元素，并有脫氫及脫硫作用B、能細(xì)化鋼的奧氏體晶粒C、固溶于奧氏體中的鋯提高鋼的淬透性；但若較多地以ZrC形態(tài)存在，則降低淬透性(2)對(duì)鋼的力學(xué)性能的作用 A、降低鋼的應(yīng)變時(shí)效傾向和回火脆性 B、在改善低合金鋼的低溫韌性方面的作用，鉻強(qiáng)于釩 C、鋯還能減輕鋼的藍(lán)脆傾向(3)對(duì)鋼的物理、化學(xué)及工藝性能的作用 A、低碳鎳鉻不銹鋼中加入少量鋯可防止晶間腐蝕 B、鋯與硫形成硫化物可有效防止鋼的熱脆；含銅鋼中加入鋯，可顯著減輕龜裂傾向 C、鋯顯著提高高碳工具鋼和高速鋼的切削壽命 D、鋯能改善鋼的焊接性能(4)在鋼中的應(yīng)用 A、鋯產(chǎn)量稀少，價(jià)鉻昂貴，在鋼中的溶解度很小，在普通鋼中很少使用，而主要用于特殊用途的鋼和合金中，如超高強(qiáng)度鋼，耐熱鋼，易切削不銹鋼以及鎳基高溫合金等 B、鋯在核反應(yīng)堆材料及特殊耐蝕設(shè)備方面有重要應(yīng)用，以鋯為基可形成大塊非晶材料9、鈷(Co) 鈷多用于特殊的鋼和合金中。含鈷高速鋼有高的高溫硬度,與鉬同時(shí)加入馬氏體時(shí)效鋼中，可以獲得超高強(qiáng)度和良好的綜合力學(xué)性能。此外，鈷在熱強(qiáng)鋼和磁性材料中也是重要的合金元素。 鈷降低鋼的淬透性，因此，單獨(dú)加入碳素鋼中會(huì)降低調(diào)質(zhì)后的綜合力學(xué)性能。鈷能強(qiáng)化鐵素體，加入碳素鋼中，在退火或正火狀態(tài)下能提高鋼的硬度、屈服點(diǎn)和抗拉強(qiáng)度，對(duì)伸長(zhǎng)率和斷面收縮率有不利的影響，沖擊韌性也隨鈷含量的增加而下降。由于鈷具有抗氧化性能，在耐熱鋼和耐熱合金中得到應(yīng)用。在鈷基合金燃?xì)鉁u輪中更顯示了它特有的作用(1)對(duì)鋼的顯做組織及熱處理的作用A、鈷和鎳、錳一樣，和鐵形成連續(xù)固溶體B、鈷和鋁同是降低鋼的淬透性的元素，升高馬氏體轉(zhuǎn)變點(diǎn)MsC、鈷不是形成碳化物的元素D、鈷在回火或使用過(guò)程中阻抑、延緩其他元素特殊碳化物的析出和聚集(2)對(duì)鋼的力學(xué)性能的作用 A、強(qiáng)化鋼的基體，在退火或正火狀態(tài)的碳素鋼中提高硬度和強(qiáng)度，但會(huì)引起塑性和沖擊韌性的下降 B、顯著提高特殊用途鋼和合金的熱強(qiáng)性和高溫硬度 C、提高馬氏體時(shí)效鋼的綜合力學(xué)性能，使其具有超強(qiáng)韌性(3)對(duì)鋼的物理、化學(xué)及工藝性能的作用 A、提高耐熱鋼和耐熱合金的抗氧化性能 B、鈷加入鐵中能增加磁飽和(4)在鋼中的應(yīng)用 A、不在碳素鋼和低合金鋼中使用 B、主要用于高速鋼、馬氏體時(shí)效鋼、耐熱鋼以及精密合金等 C、鈷資派缺乏、價(jià)格昂貴，鈷的使用應(yīng)盡量節(jié)約和合埋10、硅(Si) 硅能溶于鐵素體和奧氏體中提高鋼的硬度和強(qiáng)度，其作用僅次于磷，較錳、鎳、鉻、鎢、鉬和釩等元素強(qiáng)。但含硅超過(guò)3%時(shí),將顯著降低鋼的塑性和韌性。硅能提高鋼的彈性極限、屈服強(qiáng)度和屈服比(s/b),以及疲勞強(qiáng)度和疲勞比(-1/b)等,這是硅或硅錳鋼可作為彈簧鋼種的緣故。 硅能降低鋼的密度、熱導(dǎo)率和電導(dǎo)率。能促使鐵素體晶粒粗化。降低矯頑力。有減小晶體的各向異性?xún)A向，使磁化容易，磁阻減小，可用來(lái)生產(chǎn)電工用鋼，所以硅鋼片的磁滯損耗較低，硅能提高鐵素體的磁導(dǎo)率，使硅鋼片在較弱磁場(chǎng)下有較高的磁感強(qiáng)度。但在強(qiáng)磁場(chǎng)下，硅降低鋼的磁感強(qiáng)度。硅因有強(qiáng)的脫氧力，從而減小了鐵的磁時(shí)效作用。 含硅的鋼在氧化氣氛中加熱時(shí)，表面將形成一層SiO2薄膜，從而提高鋼在高溫時(shí)的抗氧化性。 硅能促使鑄鋼中的柱狀晶成長(zhǎng)，降低塑性。硅鋼若加熱或冷卻較快，由于熱導(dǎo)率低，鋼的內(nèi)部和外部溫差較大，因而易裂。 硅能降低鋼的焊接性能。因?yàn)榕c氧的親合力硅比鐵強(qiáng)，在焊接時(shí)容易生成低熔點(diǎn)的硅酸鹽，增加熔渣和熔化金屬的流動(dòng)性，引起噴濺現(xiàn)象，影響焊縫質(zhì)量。硅是良好的脫氧劑。用鋁脫氧時(shí)酌加一定量的硅，能顯著提高鋁的脫氧能力。硅在鋼中本來(lái)就有一定的殘存，這是由于煉鐵煉鋼作為原料帶入的。在沸騰鋼中，硅限制在0.07% ，有意加入時(shí)，則在煉鋼時(shí)加入硅鐵合金。(1)對(duì)鋼的顯做組織及熱處理的作用A、作為鋼中的合金元素，其含量一般不低于0.4 。以固溶體形態(tài)存在于鐵素體或奧氏體中，縮小奧氏體相區(qū)B、提高退火、正火和淬火溫度，在亞共析鋼中提高淬透性C、硅不形成碳化物，有強(qiáng)烈的促進(jìn)碳的石墨化的作用，在硅含量較高的中碳和高碳鋼中，如不含有強(qiáng)碳化物形成元素，易在一定溫度條件下發(fā)生石墨化D、在滲碳鋼中，硅減小滲碳層厚度和碳的濃度E、硅對(duì)鋼水有良好脫氧作用(2)對(duì)鋼的力學(xué)性能的作用A、提高鐵素體和奧氏體的硬度和強(qiáng)度，其作用較Mn 、Ni 、Cr . W 、Mo、V 等更強(qiáng)；顯著提高鋼的彈性極限、屈服強(qiáng)度和屈強(qiáng)比(s/b)并提高應(yīng)勞強(qiáng)度和疲勞比(-1/b) B、硅含量超過(guò)3 時(shí)顯著降低鋼的塑性和韌性；硅提高塑脆轉(zhuǎn)變溫度 C、硅易使鋼中形成帶狀組織，使橫向性能低于縱向性能 D、改善鋼的耐磨性能(3)對(duì)鋼的物理、化學(xué)及工藝性能的作用 A、降低鋼的密度、熱導(dǎo)率、電導(dǎo)率和電阻溫度系數(shù) B、硅鋼片的渦流損耗量顯著低于純鐵，矯頑力、磁阻和磁滯損耗較低磁導(dǎo)率和磁感強(qiáng)度較高。但在強(qiáng)磁場(chǎng)中，硅降低磁感強(qiáng)度 C、提高高溫時(shí)鋼的抗氧化性能，但硅含量高時(shí)，表面脫碳加劇 D、硅含量超過(guò)2.5 的鋼，其變形加工較為困難 E、硅降低鋼的可焊性(4)在鋼中的應(yīng)用A、在普通低合金鋼中提高強(qiáng)度，改善局部腐蝕抗力，在調(diào)質(zhì)鋼中提高淬透性和抗回火性，是多元合金結(jié)構(gòu)鋼中的主要合金組元之一B、硅含量為0.5 %-2.8 的SiMn 或SiMnB 鋼(碳含量0.5 -0.7 %)廣泛用于高載荷彈黃材料，同時(shí)加人W 、V 、Mo、Nb 、Cr等強(qiáng)碳化物形成元素C、硅鋼片為含硅1.O -4.5 的低碳和超低碳鋼，用于電機(jī)和變壓器D、在不銹鋼和耐蝕鋼中，與Mo 、W 、Cr 、Al、Ti、N 等配合，提高抗蝕和抗高溫氧化能力E、硅含量較高的石墨鋼用于冷作模具材料11、錳(Mn) 錳是良好的脫氧劑和脫硫劑 。鋼中一般都含有一定量的錳，它能消除或減弱由于硫所引起的鋼的熱脆性，從而改善鋼的熱加工性能。 錳和鐵形成固溶體，提高鋼中鐵素體和奧氏體的硬度和強(qiáng)度；同時(shí)又是碳化物形成元素，進(jìn)入滲碳體中取代一部分鐵原子。錳在鋼中由于降低臨界轉(zhuǎn)變溫度。起到細(xì)化珠光體的作用。也間接地起到提高珠光體鋼強(qiáng)度的作用；錳穩(wěn)定奧氏體組織的能力僅次于鎳，也強(qiáng)烈增加鋼的淬透性。已用含量不超過(guò)2%的錳與其他元素配合制成多種合金鋼。 錳具有資源豐富、效能多樣的特點(diǎn)，獲得了廣泛的應(yīng)用，如含錳較高的碳素結(jié)構(gòu)鋼、彈簧鋼。 在高碳高錳耐磨鋼中。錳含量可達(dá)10%一14% ，經(jīng)固溶處理后有良好的韌性，當(dāng)受到?jīng)_擊而變形時(shí)，表面層將因變形而強(qiáng)化，具有高的耐磨性。 錳與硫形成熔點(diǎn)較高的MnS ?？煞乐挂騀eS而導(dǎo)致的熱脆現(xiàn)象。錳有增加鋼晶粒粗化的傾向和回火脆性敏感性。若冶煉澆鑄和鍛軋后冷卻不當(dāng)，容易使鋼產(chǎn)生白點(diǎn)。(1)對(duì)鋼的顯做組織及熱處理的作用A、錳是良好的脫氧劑和脫硫劑，工業(yè)用鋼中一般均含有一定量的錳B、錳固溶于鐵素體和奧氏體中擴(kuò)大奧氏體區(qū)，使臨界溫度A4點(diǎn)升高，A3點(diǎn)降低，(+)區(qū)下移當(dāng)錳含量超過(guò)12時(shí)，上臨界點(diǎn)降至室溫以下，使鋼在室溫時(shí)形成單一奧氏體組織。在降低共析溫度同時(shí)，使共析體中的碳含量減少C、錳強(qiáng)烈降低鋼的Ar1和馬氏體轉(zhuǎn)變溫度(其作用僅次于碳）和鋼中相變的速度，提高鋼的淬透性，增加殘余奧氏體含量D、使鋼的調(diào)質(zhì)組織均勻、細(xì)化，避免了滲碳層中碳化物的聚集成塊，但增大了鋼的過(guò)熱敏感性和回火脆性?xún)A向E、錳是弱碳化物形成元素(2)對(duì)鋼的力學(xué)性能的作用 A、錳強(qiáng)化鐵素體或奧氏體的作用不及碳，磷、硅，在增加強(qiáng)度的同時(shí)，對(duì)延展性無(wú)影響 B、由于細(xì)化了珠光體，顯著提高低碳和中碳珠光體鋼的強(qiáng)度，使延展性有所降低 C、通過(guò)提高淬透性而提高了調(diào)質(zhì)處理索氏體鋼的力學(xué)性能 D、在嚴(yán)格控制熱處理工藝、避免過(guò)熱時(shí)的晶粒長(zhǎng)大以及回火脆性的前提下，錳不會(huì)降低鋼的韌性(3)對(duì)鋼的物理、化學(xué)及工藝性能的作用 A、隨錳含量的增加，鋼的熱導(dǎo)率急劇下降，線脹系數(shù)上升，使快速加熱或冷卻時(shí)形成較大內(nèi)應(yīng)力，工件開(kāi)裂傾向增大 B、使鋼的電導(dǎo)率急劇降低，電阻率相應(yīng)增大，電阻溫度系數(shù)下降 C、使矯頑力增大，飽和磁感、剩余磁感和磁導(dǎo)率均下降，因而錳對(duì)永磁合金有利，對(duì)軟磁合金有害 D、錳含量很高時(shí)，鋼的抗氧化性能下降 E、使鋼中的硫形成較高熔點(diǎn)的MnS ，避免了晶界上的FeS 薄膜，消除鋼的熱脆性，改善熱加工性能 F、高錳奧氏體鋼的變形阻力較大，且鋼錠中柱狀結(jié)晶明顯，鍛軋時(shí)較易開(kāi)裂 G、由于提高了淬透性和降低了馬氏體轉(zhuǎn)變溫度，對(duì)焊接性能有不利影響。在適當(dāng)范圍內(nèi)應(yīng)降低碳含量(4)在鋼中的應(yīng)用 A、易切削鋼中常有適量的錳和磷，MnS夾雜使切屑易于碎斷 B、普通低合金鋼中利用錳來(lái)強(qiáng)化鐵素體和珠光體，提高鋼的強(qiáng)度，錳含量一般為1-2% C、滲碳和調(diào)質(zhì)合金結(jié)構(gòu)鋼的許多系列中含有不超過(guò)2的錳 D、彈簧鋼、軸承鋼和工具鋼中利用錳強(qiáng)烈提高淬透性的作用，可采用油淬和空冷的淬火工藝，減少開(kāi)裂、扭曲和變形 E、耐磨鋼、無(wú)磁鋼、不銹鋼、耐熱鋼，包括高碳高錳耐磨鑄鋼(C:1.0 -1.4%，Mn:10-14%)，中碳高錳無(wú)磁鋼(C:0.3 -0.6% , Mn:18-19%)，低碳高錳不銹鋼(有Cr ，無(wú)Ni或少Ni)，高錳耐熱鋼（以Mn代Ni 的耐熱不起皮鋼，或含有Al、Mo、V等）12、鋁(Al) 鋁主要用來(lái)脫氧和細(xì)化晶粒。在滲氮鋼中促使形成堅(jiān)硬耐蝕的滲氮層。鋁能抑制低碳鋼的時(shí)效，提高鋼在低溫下的韌性。含量高時(shí)能提高鋼的抗氧化性及在氧化性酸和H2S氣體中的耐蝕性，能改善鋼的電、磁性能。鋁在鋼中固溶強(qiáng)化作用大，提高滲碳鋼的耐磨性、疲勞強(qiáng)度及心部力學(xué)性能。 在耐熱合金中 ，鋁與鎳形成化合物，從而提高熱強(qiáng)性。含鋁的鐵鉻鋁合金在高溫下具有接近恒電阻的特性和優(yōu)良的抗氧化性。適于作電熱合金材料，如鉻鋁電阻絲。 某些鋼脫氧時(shí)，如果鋁用量過(guò)多，則會(huì)使鋼產(chǎn)生反常組織和有促進(jìn)鋼的石墨化傾向。在鐵素體及珠光體鋼中，鋁含量較高時(shí)會(huì)降低其高溫強(qiáng)度和韌性，并給冶煉、澆鑄等方面帶來(lái)若干困難。(1)對(duì)鋼的顯做組織及熱處理的作用A、鋁與氧和氮有很強(qiáng)的親和力，是煉鋼時(shí)的脫氧定氮?jiǎng)〣、鋁強(qiáng)烈縮小鋼中的奧氏體相區(qū)C、鋁和碳的親和力小，在鋼中一般不出現(xiàn)鋁的碳化物。鋁強(qiáng)烈促進(jìn)碳的石墨化，加入Cr 、Ti 、V 、Nb等強(qiáng)碳化物形成元素可抑制Al 的石墨化作用D、鋁細(xì)化鋼的本質(zhì)晶粒、提高鋼晶粒粗化的溫度，但當(dāng)鋼中的固溶金屬鋁含量超過(guò)一定量時(shí)，奧氏體晶粒反而容易長(zhǎng)大粗化E、鋁提高鋼的馬氏體點(diǎn)Ms，減少淬火后的殘余奧氏體含量，在這方面的作用與鈷以外的其他合金元素相反(2)對(duì)鋼的力學(xué)性能的作用 A、鋁減輕鋼對(duì)缺口的敏感性，減少或消除鋼的時(shí)效現(xiàn)象，特別是降低鋼的脆性轉(zhuǎn)變溫度，改善了鋼在低溫下的韌性 B、鋁有較大的固溶強(qiáng)化作用，高鋁鋼具有比強(qiáng)度較高的優(yōu)點(diǎn)，鐵素體型的鐵鋁系合金其高溫強(qiáng)度和持久強(qiáng)度超過(guò)Cr13鋼，但其室溫塑性和韌性低，冷變形加工困難 C、以碳、錳奧氏體化的奧氏體型鐵鋁錳系鋼其綜合性能較佳(3)對(duì)鋼的物理、化學(xué)及工藝性能的作用 A、加入含20-30%Cr的Fe-Cr合金中，其電阻溫度系數(shù)很小，因而可用作電熱合金材料 B、鋁與硅在減少變壓器鋼的鐵芯損耗方面有相近的作用。不同的鋁量對(duì)矯頑力及磁滯損耗有特殊而復(fù)雜的影響 C、鋁含量達(dá)一定值時(shí)，使鋼的表面產(chǎn)生鈍化現(xiàn)象，使鋼在氧化性酸中具有抗蝕性，并提高了對(duì)硫化氫的抗蝕性能。鋁對(duì)鋼在氯氣及氯化物氣氛中的抗蝕性不利 D、含鋁的鋼滲氮后表面形成氮化鋁層，可提高硬度和疲勞強(qiáng)度，改善耐磨性能 E、鋁作為合金元素加入鋼中，可顯著提高鋼的抗氧化性。在鋼的表面鍍鋁或滲鋁可提高其抗氧化性和抗蝕性 F、鋁對(duì)熱加工性能、焊接性能和切削性能有不利影響(4)在鋼中的應(yīng)用 A、鋁在一般的鋼中主要起脫氧和控制晶粒度的作用 B、鋁作為主要合金元素之一，可廣泛應(yīng)用于一系列特殊合金鋼中，包括：滲氮鋼，不銹耐酸鋼，耐熱不起皮鋼，電熱合金，硬磁與軟磁合金無(wú)磁鋼，高錳低溫鋼等13、銅(Cu) 銅在鋼中的突出作用是改善普通低合金鋼的抗大氣腐蝕性能，特別是和磷配合使用時(shí)，加入銅還能提高鋼的強(qiáng)度和屈服比，而對(duì)焊接性能沒(méi)有不利的影響。含銅0.20%-0.50%的鋼軌鋼(U-Cu),除耐磨外，其耐蝕壽命為一般碳素鋼鋼軌的2-5倍。 銅含量超過(guò)0.75%時(shí)，經(jīng)固溶處理和時(shí)效后可產(chǎn)生時(shí)效強(qiáng)化作用。含量低時(shí)，其作用與鎳相似。但較弱。含量較高時(shí)。對(duì)熱變形加工不利，在熱變形加工時(shí)導(dǎo)致銅脆現(xiàn)象。2%-3%銅在奧氏體不銹鋼中可提高對(duì)硫酸、磷酸及鹽酸等的抗腐蝕性及對(duì)應(yīng)力腐蝕的穩(wěn)定性。(1)對(duì)鋼的顯做組織及熱處理的作用A、銅是擴(kuò)大奧氏體相區(qū)的元素，但在鐵中的固溶度不大，銅與碳不形成碳化物B、銅對(duì)臨界溫度和淬透性的影響以及其固溶強(qiáng)化作用與鎳相似可用來(lái)代替一部分鎳(2)對(duì)鋼的力學(xué)性能的作用 A、提高鋼的強(qiáng)度，特別是屈強(qiáng)比(s/b) B、隨著銅含暈的提高，鋼的室溫沖擊韌性略有提高 C、銅也提高鋼的疲勞強(qiáng)度(3)對(duì)鋼的物理、化學(xué)及工藝性能的作用 A、少量的銅加入鋼中可以提高低合金結(jié)構(gòu)鋼和鋼軌鋼的抗大氣腐蝕性能，與磷配合便用時(shí)效果更為顯著。銅對(duì)鋼抗土壤及海水腐蝕性能的改善作用不顯著。銅也能略為提高鋼的高溫抗氧化性( 2 ）在不銹耐酸鋼中加入2 % ? 3 % 銅可改善鋼對(duì)硫酸和鹽酸的抗?jié)嵝院蛯?duì)應(yīng)力腐蝕的穩(wěn)定性 B、在不銹耐酸鋼中加入2%-3%銅可改善鋼對(duì)硫酸和鹽酸的抗蝕性和對(duì)應(yīng)力腐蝕的穩(wěn)定性 C、改善鋼液的流動(dòng)性，對(duì)鑄造性能有利 D、含銅較高的鋼，在熱加工時(shí)容易開(kāi)裂，需加以防止(4)在鋼中的應(yīng)用 A、鋼中加入銅應(yīng)用于：普通低合金鋼，調(diào)質(zhì)與滲碳結(jié)構(gòu)鋼，鋼軌鋼，不銹耐酸鋼和鑄鋼 B、我國(guó)有豐富的含銅鐵礦，其中的銅不易分選，鋼中的銅也不能在冶煉過(guò)程中分離，發(fā)展含銅鋼有重大經(jīng)濟(jì)意義 C、由于鋼不能在煉鋼過(guò)程中分離用含銅廢鋼重復(fù)冶揀，將使鋼中銅含量累積升高故不宜在煉制中有意加入14、硼(B) 硼在鋼中的主要作用是增加鋼的淬透性，從而節(jié)約其他較稀貴的金屬，如鎳、鉻、鉬等，為了這一目的，其含最一般規(guī)定在0.001%-0.005%范圍內(nèi)。它可以代替1.6%的鎳,0.3% 的鉻或0.2%的鉬，以硼代鉬應(yīng)注意，因鉬能防止或降低回火脆性，而硼卻略有促進(jìn)回火脆性的傾向，所以不能用硼將鉬完全代替。 中碳碳素鋼中加硼，由于提高了淬透性，可使厚20mm以上的鋼材調(diào)質(zhì)后性能大為改善，因此，可用40B和40 MnB鋼代替40Cr鋼,可用20Mn2TiB鋼代替20CrMnTi滲碳鋼。但由于硼的作用隨鋼中碳含量的增加而減弱，甚至消失，在選用含硼滲碳鋼時(shí)，必須考慮到零件滲碳后，滲碳層的淬透性將低于心部的淬透性這一特點(diǎn)。 彈簧鋼一般要求完全淬透，通常彈簧截面不大，采用含硼鋼有利。對(duì)高硅彈簧鋼硼的作用波動(dòng)較大，不便采用。 硼和氮及氧有強(qiáng)的親合力，沸騰鋼中加入0.007%的硼，可以消除鋼的時(shí)效現(xiàn)象。(1)對(duì)鋼的顯做組織及熱處理的作用A、硼和碳、硅、磷同屬于半金屬元素。硼與氮、氧之間有很強(qiáng)的親和力。硼和碳形成碳化物B4C 。硼和鐵形成兩種即使在高溫時(shí)亦很穩(wěn)定的中間化合物Fe2B 和FeBB、硼在鋼中與殘留的氮、氧化合形成穩(wěn)定的夾雜物后會(huì)失去其本身的有益作用，只有以固溶形式存在于鋼中的硼才能起到特殊的有益作用。這部分“有益繃”大都析集或吸附在晶界上C、由于鋼中硼含量一般在0.001-0.005的范圍內(nèi)，對(duì)鋼的顯微組織沒(méi)有明顯的影響。鋼中“有效硼”的作用主要是增加鋼的淬透性D、微量硼有使奧氏體晶粒長(zhǎng)大的傾向，硼還有增加回火脆性的傾向(2)對(duì)鋼的力學(xué)性能的作用 A、微量硼可提高鋼在淬火和低溫回火后的強(qiáng)度，并使塑性略有提高 B、經(jīng)300-400 回火的含硼鋼，其沖擊韌性較不含硼的鋼有所改善，以能降低鋼的脆性轉(zhuǎn)變溫度 C、奧氏體鉻鎳鋼中加入硼，經(jīng)固溶和時(shí)效處理后，由于沉淀硬化的作用，其強(qiáng)度有適當(dāng)提高，但韌性有所下降D、硼對(duì)改善奧氏體鋼的蠕變抗力有利。在珠光體耐熱鋼中確可提高其高溫強(qiáng)度(3)對(duì)鋼的物理、化學(xué)及工藝性能的作用 A、硼含量超過(guò)0.007將導(dǎo)致鋼的熱脆現(xiàn)象，影響熱加工性能，故鋼中硼的總含量應(yīng)控制在0.005 以下 B、在含硼結(jié)構(gòu)鋼中，用微量硼代替較多量的其他合金元素后，其總合金元素含量降低，在高溫時(shí)對(duì)變形的抗力減小，有利于模鍛加工和延長(zhǎng)鍛摸壽命。此外，含硼鋼的氧化皮較松，易于脫落清理 C、含硼鋼經(jīng)正火或退火后，其硬度比淬透性相同的其他合金鋼要低，對(duì)于切削加工有利(4)在鋼中的應(yīng)用 A、硼在鋼中的主要用途是增加鋼的淬透性，從而節(jié)約其他合金元素，如Ni、Cr 、Mo 等。0.001%一0.005的硼約可代替1.6 的鎳或O.3的鉻，或0.2 的鉬、以硼部分代替鉬最為恰當(dāng) B、含硼鋼在合金結(jié)構(gòu)鋼、普通低合金鋼、彈簧鋼、耐熱鋼、高速工具鋼以及鑄鋼中均可得到應(yīng)用 C、利用硼吸收中子的能力，反應(yīng)堆中采用含硼高達(dá)0.1-4.5的高硼低碳鋼，但其變形加工十分困難15、稀土(Re) 一般所說(shuō)的稀土元素。是指元素周期表中原子序數(shù)從57號(hào)至71號(hào)的鑭系元素(15個(gè))。 加上21號(hào)鈧和39號(hào)釔，共17個(gè)元素。這些元素大都在礦石中共生，它們的性質(zhì)接近，不易分離。末分離的叫混合稀土，比較便宜。 稀土元素能提高鍛軋鋼材的塑性和沖擊切性，特別是在鑄鋼中尤為顯著。它還能提高耐熱鋼、電熱合金和高溫合金的抗蠕變性能。 稀土元素也可以提高鋼的抗氧化性和耐蝕性?？寡趸缘男Ч^(guò)硅、鋁、鈦等元素。它能改善鋼的流動(dòng)性，減少非金屬夾雜，使鋼組織致密、純凈。 普通低合金鋼中加入適量的稀土元素，有良好的脫氧去硫作用，可以提高沖擊韌性(特別是低溫韌性),改善各向異性性能。 稀土元素在鐵鉻鋁合金中增加合金的抗氧能力，在高溫下保持鋼的細(xì)晶粒,提高高溫強(qiáng)度,因而使電熱合金的壽命得到顯著提高。(1)對(duì)鋼的顯做組織及熱處理的作用A、稀土元素化學(xué)性質(zhì)活潑，在鋼中與硫，氧、氫等化合是很好的脫硫和去氣劑，并能消除砷、銻、鉍等的有害作用改變鋼中夾雜物的形態(tài)和分布，起到凈化作用改善鋼的質(zhì)量B、稀土元素在鐵中的溶解度很低，不超過(guò)0.5%C、除鑭和鐵不形成中間化合物外，所有其他已研究過(guò)的稀土元素都和鐵形成中間化合物(2)對(duì)鋼的力學(xué)性能的作用 A、提高鋼的塑性和沖擊韌性，特別是低溫韌性 B、提高耐熱鋼，電熱合金和高溫合金的抗端變性能 C、稀土元素在某些鋼中有細(xì)化晶拉，均勻組織的作用，從而有利于綜合力學(xué)性能的改善(3)對(duì)鋼的物理、化學(xué)及工藝性能的作用 A、提高鋼的抗氧化性 B、提高18-8 型不銹鋼的抗蝕性能（包括在濃硝酸中的抗蝕性能） C、稀土元素能提高鋼液的流動(dòng)性，改善澆鑄的成品率，減少鑄鋼的熱裂傾向 D、顯著改善高鉻不銹鋼的熱加工性能 E、改善鋼的焊接性能(4)在鋼中的應(yīng)用 A、在普通低合金鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、軸承鋼、工具鋼、不銹和耐蝕鋼、電熱合金以及鑄鋼中得到應(yīng)用 B、為了穩(wěn)定地獲得稀土元素、改善鋼的組織和性能的效果，應(yīng)注意準(zhǔn)確控制稀土在鋼中的含量 C、我國(guó)富產(chǎn)稀土元素，有關(guān)稀土在鋼中的作用機(jī)理和開(kāi)發(fā)應(yīng)用還應(yīng)大力加強(qiáng)16、氮(N) 早期氮鈹鈦為是鋼中的雜質(zhì)，后來(lái)才認(rèn)識(shí)到，在一定條件下，氮可以發(fā)揮合金元素的作用。氮能部分溶于鐵中，有固溶強(qiáng)化和提高淬透性的作用，但不顯著。由于氮化物在晶界上析出，能提高晶界高溫強(qiáng)度，增加鋼的蠕變強(qiáng)度。與鋼中其它元素化合，有沉淀硬化作用。對(duì)鋼抗腐蝕性能影響不顯著，但鋼的表面滲氮后，不僅增加其硬度和耐磨性，也顯著改善抗蝕性。在低碳鋼中，殘留氮會(huì)導(dǎo)致時(shí)效脆性。17、硫(S) 提高硫和錳的含量，可改善鋼的被切削性能，在易切削鋼中硫作為有益元素加入。硫在鋼中偏析嚴(yán)重，惡化鋼的質(zhì)量。在高溫下，降低鋼的塑性，是一種有害元素，它以熔點(diǎn)較低的FeS的形式存在；單獨(dú)存在的FeS的熔點(diǎn)只有1190 ，而在鋼中與鐵形成共晶體的共晶溫度更低，只有988 ，當(dāng)鋼凝固時(shí)，硫化鐵析集在原生晶界處。鋼在1100-1200進(jìn)行軋制時(shí)，晶界上的FeS就將熔化，大大地削弱了晶粒之間的結(jié)合力，導(dǎo)致鋼的熱脆現(xiàn)象。因此對(duì)硫應(yīng)嚴(yán)加控制，一般控制在0.020%-0.050%。為了防止因硫?qū)е碌拇嘈?，?yīng)加入足夠的錳，使其形成熔點(diǎn)較高的MnS。若鋼中含硫量偏高，焊接時(shí)由于SO2的產(chǎn)生，將在焊接金屬內(nèi)形成氣孔和疏松，(1)對(duì)鋼的顯做組織及熱處理的作用A、氮和碳一樣可固溶于鐵，形成間隙式的固溶體B、氮擴(kuò)大鋼的奧氏體相區(qū)，是一種很強(qiáng)的形成和穩(wěn)定奧氏體的元素，具效力約20 倍于鎳，在-定限度內(nèi)可代替一部分鎳用于鋼中C、滲入鋼表面的氮與鉻、鋁、釩、鈦等元素可化合成極穩(wěn)定的氮化物，成為表而硬化和強(qiáng)化元素D、氮使高鉻和高鉻鎳鋼的組織致密堅(jiān)實(shí)E、鋼中殘留氮量過(guò)高會(huì)導(dǎo)致宏觀組織疏松或氣孔(2)對(duì)鋼的力學(xué)性能的作用 A、氮有固溶強(qiáng)化作用 B、含氮鐵素體鋼中，在快冷后的回火或在室溫長(zhǎng)時(shí)間停留時(shí)，由于析出超顯微氮化物，可發(fā)生沉淀硬化過(guò)程 氮也使低碳鋼發(fā)生應(yīng)變時(shí)效現(xiàn)象。在強(qiáng)度和硬度提高的同時(shí)，鋼的韌性下降，缺口敏感性增加，氮導(dǎo)致鋼的脆性的特件近似磷，其作用遠(yuǎn)大于磷、氮也是導(dǎo)致鋼產(chǎn)生藍(lán)脆的主要原因 C、提高高鉻和高鉻鎳鋼的強(qiáng)度，而塑性并不