金屬元素對鋼材性能影響

1、18種金屬元素對鋼性能的影響i. Al（1）A1當(dāng)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(jìn)的A1,可生成高度細(xì)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AK10%,在加熱 V1200C才有細(xì)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(jié)晶的中心，而在鋼冷卻時又對A體分解起促進(jìn)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A1N 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。 可改善鋼的抗氧化性，考慮和， 能提高鋼的電阻，與Cr共同用于制造高電阻鉆鋁合金：如S13A14、

2、 lCrl7A15. lCr25A15o Al使電阻增高的程度比Cr還高的多。在Cr鋼中 加A1,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，A1可減少a鐵心損失，降低磁感強度，與氧結(jié)合可減 弱磁時效現(xiàn)象，但A1的氧化物會使磁性變壞。A1 （0.5%）也會使硅 鋼變脆。（2）A1的不良影響 促進(jìn)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(dāng)A1含量增加至35%時,89%將會大大地促進(jìn)鋼錠的柱狀結(jié)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(jié)構(gòu)，且其晶體的解理極 弱，所以導(dǎo)熱性低，加熱時容

3、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800C以上的高溫長時間 停置也極易變脆。一般合金鋼中含A1量：合金結(jié)構(gòu)鋼：A1=O. 41.1% (38CrAlA. 38CrMoAlA、38CrWVAlA 等) 耐熱不起皮鋼：Al=l. 1 4. 5% (Crl3SiAl. Cr24A12Si、Crl7A14Si 等) 電熱合金：Al=3. 56. 5% (Crl3A14 lCrl7A15. Cr8A15. 0Crl7A15等)甚至Al=8% Cr7A17：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

4、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(dǎo)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ct-Fe、 y-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(jié) 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。 有利于提高鋼的彈性極限，在中碳鋼中加入12%的Si,調(diào)質(zhì)中ob 將增1520%,而Aku也提高了，還提高了 os和6。 利于促進(jìn)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

5、,是煉鋼常用的脫氧劑，故一般鋼中均含Si,其量弐.5%。 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(zhì)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%o 硅可顯著地減慢回火馬氏體在低溫（200C）時的分解速度。（在較高 溫度即400500C則作用并不顯著）Si是鐵素體形成元素，多加Si會 使A-a轉(zhuǎn)化。（2）Si的不良影響 促使石墨化，促進(jìn)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(jìn)回火脆性的發(fā)展，使塑性降低。

6、Si對沖擊韌性和韌性的溫度儲量的影響不是等值的。當(dāng)Si=l1. 5%時作用尚良好oSi=2. 53%時則影響不良，含Si=22. 5%, 則難以鍛造。當(dāng)Si3.5%時，甚至持用韌性處 理也已不能消除矽裕鋼的脆性。（不過,Mo的加入可使其脆性稍許改善）, SI=4%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(jié)構(gòu)鋼中 均不宜加Si,對于高速鋼，不大于0. 4%o 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。 硅猛結(jié)合，血可下降，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(diào)質(zhì)粗晶，有相互改善作用，但易

7、生白 點，應(yīng)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：Si2. 4%延伸率打） 高猛鋼熔點低（如1314%, T熔13501400C）平均線膨脹系數(shù) 大（相當(dāng)于鋼類矽鋼的1.9倍），導(dǎo)熱系數(shù)?。s為同類矽鋼的1/3 1/4）,熱加工稍難。 高猛鋼在冷速不夠時，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。但因為含血量高，導(dǎo)熱性差，速冷則溫差應(yīng)力大而易淬裂，所

8、以淬火次數(shù)不宜多。（3）含Mn鋼的分類 碳鋼：8、正常含Mn量碳鋼Mn=0. 250. 8%B、較高含Mn量碳鋼Mn=0. 7 1.0%及 0.91.2% 猛鋼：Mn=l. 1 1.8%少數(shù)2. 4% 高猛鋼：血二1314%（C=1.0 1.3%）注:MnV1.2%為煉鋼脫氧及稍許改變鋼性能，作一般矽鋼oMn=l. 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二1314%為冷工硬化而成為高耐磨鋼曲4、Ni（i）線的有益作用是：高的強度、高的韌性和良好的淬透性、髙電阻、髙的耐腐蝕性。 方面既強烈提髙鋼的強度，另方面又始終使鐵的韌性保持極高的

9、水平。英變脆溫度則極低。（當(dāng)線0.3%時，英變脆溫度即達(dá)-100C以下，當(dāng)Ni量增高時，約45%,其變脆溫度競 可降至-180C。所以能同時提髙淬火結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)變?yōu)镸體。Ni的晶格常數(shù)與丫-鐵相近，所以可成 連續(xù)固溶體：這就有利于提髙鋼的淬硬性，Ni可降低臨界點并增加奧氏體的穩(wěn)泄性，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。當(dāng)它同Cr、W或Cr、 Mo結(jié)合的時候，淬透性尤可增高。線鋁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(fù)。6 ak高）在不銹鋼中用Ni,是為了使

10、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，所以它可阻止髙溫時晶粒的增長，仍可保持細(xì)晶 粒組織。 含Ni屋相當(dāng)髙的鋼，其熱膨脹系數(shù)很小而用作不變鋼（Ni36%）和代用白金（Ni42%） 含Ni更髙時，與C1結(jié)合作髙電阻合金（Cii5Ni60、Cr20Ni80）oNi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(xué)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，但還一左值作用 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不能提髙鐵素體的蠕

11、變抗力，相反會 使珠光體M體鋼熱脆性增大。所以珠光體、馬氏體鋼不加鐮。含硫氣氛中的Ni鋼耐蝕 性也不及無Ni鋼，因硫化銀會引起鋼的赤熱脆性。珞銀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(yīng)采用正確的熔煉規(guī)范和鍛造、冷卻規(guī)范防I匕。） 對髙速鋼，因為它降低了它的硬度而被視為有害雜質(zhì)，當(dāng)Ni=2%時或更高時，由于英抗 600660C回火穩(wěn)圧性降低而熱硬性變壞（使A體穩(wěn)左不分解），所以硬度降低。同樣, 因為Ni降低鋼之淬火層的硬度，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

12、感和最 大磁導(dǎo)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， 所線鋼的氧化鐵皮粘在鋼表而上不易脫落。（3）般合金鋼中的Ni含量:滲碳鋼:含C=0.15 0.25%Ni=l-4.5%調(diào)質(zhì)鋼：含 C=0.350.55%Ni=l1.75%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(dá)936%, 屬A體鋼。磁鋼：含Ni12%時， 有好的耐蝕性，再加89%的Ni,耐蝕性更會大大提髙。Cr提髙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(jié)合后不起作用。7） Cr2530%時，有好抗氧化性。如

13、Cr=2728%即可作1300C的熱電偶溫度計的防護(hù)罩，當(dāng)Cr與Si、A1結(jié)合時，甚至Cr相當(dāng) 少而抗氧化性也很高。如Cr610%+Si23%就有高的耐熱性和抗氧性。8） Cr、Al結(jié)合（lCrl7AL5、Crl3AL4 等）及 Cr、Ni 結(jié)合（如 Crl5Ni60、Cr20Ni80 等）均有很高的電阻。 9） Cr能提髙鋼的嬌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)左的碳化物，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。（18Cr3MoWVAx 20Cr3MoWVA等）是良好 的抗氫蝕鋼

14、。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（O1%） 其合金含量低，價廉，而又具有高強度、髙耐磨性、良好的耐疲勞性和淬透性，且熱處理也 簡便。含Cr=310%的鋼一 r對鋼強度和韌性的影響是Cr12%時， 則強度又復(fù)升髙。但是當(dāng)含Cr量增至3%時，由于其馬氏體回火穩(wěn)左性顯著增髙。所以有 較高的硬度和耐磨性而用于模具。當(dāng)含Cr量增至3%時，其與含Cl%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(jié)合可得到很好的紅硬性（620C 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

15、 Cr610%且含Si23%的矽洛鋼，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(xué)工業(yè)（氨合成設(shè)備等）。含Cr=1214%的鋼是最典型的不銹鋼（1G134C143）它們都有較高的抗蝕力，強度也不錯，而Crl2、Crl2Mo等則是典型的具 有高淬透性和髙耐磨性的模具鋼。（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（N4體一鐵素體），此類具單相的Cr鋼耐蝕力比含Cr=1214%的鋼 還高。如Crl7、9Crl8等，如再加8-9%的Ni其耐蝕力又將大大增髙。如lCrl8Ni9、 lCrl8Ni9Ti等都是典型的不銹鋼、耐酸性較好，CrNi鋼

16、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，極髙的抗氧化性，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 27-28%的鋼可作1300C的熱電偶溫度汁的 防護(hù)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(jié)晶溫度較低, 粗晶作用較強，有髙的脆性，所以不能作受振及打擊零件。加入Mo、W、V可適當(dāng)改變性 能。減少Cr含量,加Si量可提高其熱強度如Cr9Si2、CrlOSi2Mo等。加Ni也成,如 Cr2ONil4Si、Cr25Ni20、Crl8Ni25Si、Crl4Mnl4W、Crl8Ni6Mn5 等等。Cr 不同于 Mn

17、、Ni, 它是縮小Y區(qū)的合金元素。（它同a-Fc都具有體心立方晶格，且自熔點1849-C至絕對（TK,純 珞均為這一晶格不變），所以隨含Cr量增加Ac3雖也從910C開始降低，但其速很慢，而Ac4 卻從1400sC迅速降低至含洛達(dá)8%時Ac3為850C已為最低。含Cr再增加，Ac3即迅速上 升。當(dāng)含Cr量達(dá)13%時，Ac3與Ac4會合為一點，丫區(qū)被封閉，所以含Cr13%時變?yōu)榧?鐵素體相，不再發(fā)生轉(zhuǎn)變，用熱處理也不能再改變其晶粒尺寸。即為鐵素體鋼。當(dāng)Cr 量繼續(xù)增加，約在2560%特別是4548%區(qū)域，當(dāng)溫度低于950C時（多在820C ）慢冷, 將會析出一種無磁性脆性組分一相。這些在進(jìn)行二次

18、加熱后將會游離析出，致使得在固 溶體中產(chǎn)生巨大體積改變造成頗大應(yīng)力，故極脆。但在950C以下急冷時，o相可由于固溶 體內(nèi)不析岀，影響則較小。6相問題：有人指岀，當(dāng)Cr和C含疑搭配時，特別在含左右時, 將極易生成游離態(tài)的鐵素體即6相，它將使鋼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6相呈: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(fù)雜。因為作耐熱鋼應(yīng)注意，當(dāng)含Cr=l%抗蠕變強度最高。含CrT則岀現(xiàn)， CrC3三方晶格，至Cr=7%抗蠕強降至最低點，當(dāng)含Cr增至12%時,Cr23C6將取代Cr7C3, 抗蠕強（耐熱性）可有少許提高

19、，添加V、Nb、Ti可得極細(xì)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(xì)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(jìn)體穩(wěn)定性，大大提高淬透性，18CrNiWN任何冷卻 速度都能完全淬透，得M體，用W18%與Cr4%配合，卜1體穩(wěn)左性可達(dá)600C,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，提髙韌性。4）提高淬火鋼的僑頑 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(jìn)固溶體，所以可作髙速工 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)左性也較好。7） W因能提

20、髙A體的穩(wěn)立性，而用于閥門鋼中，縮小丫區(qū)，同Cr。8）可提高珠光體耐熱鋼 的熱強性，提髙再結(jié)晶溫度。9）在髙合金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)左性，并因為形成碳化物而減小晶向腐蝕傾向（Fc3W2和Fc2W都是極穩(wěn) 左的化合物，高度彌散，所以可提髙強度、熱穩(wěn)肚性。）（2） W的不良影響：1）增加脫碳（碳化物穩(wěn)定）阻止仃墨化。2） W是強碳化物元素，應(yīng)防止碳化物不均影響性能而成廢品 （可增加徹拔數(shù)及正火處理糾正）。3）含W9%時硬度顯著提高，而6、屮顯著降低。4）W使鋼導(dǎo)熱率降低，含W10%其導(dǎo)熱率只有純鐵的0.7倍。5）含W增加，可鍛溫度范用 降低。（3） 般合金

21、鋼中的W的含呈:：合金結(jié)構(gòu)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 Crl5Ni36W3Ti 等）合金工具鋼：W=1 18% （CrWMn. W、W2、3Cr2W8V、P9、P18 等） 向鋼中加入多于2022%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(jīng)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

22、。4）延長回火時間， 或增加重復(fù)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（約是鋁含M%+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(jìn)行形變（變形度1520%最佳）后立即淬火回火，韌性提髙3倍。8）高速度（1000C /秒）加熱和冷卻，最后二種方法因為生產(chǎn)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450570C可650700C岀現(xiàn)的），而第一類回火脆性（250400C）, 所有鋼都不可避免的存在，而可用重復(fù)回火即能消除，故

23、多不再討論。7、Mo（1）纟目的良好作用是：1）細(xì)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ob、os、HBT，而使6、屮、akj。提高M(jìn)體回火穩(wěn)定性，與Or、Ni結(jié)合可大大提高淬透性，可細(xì)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(jié)構(gòu)鋼可消滅回火脆性（如24CrMoV5）,所以 可提高強度而塑性并不降低，鈕可提高鋼的沖擊韌性。又一說是合金 元素（包括Mo在內(nèi)）均只有抑制回火脆性的作用而不能達(dá)到消除回火 脆性。Mo的影響是：含量達(dá)0.2%即有良好作用。所以普通合金結(jié)構(gòu)鋼 含Mo0. 250.4%對放置回火脆性溫度范圍5506

24、00C長期工作的鋼才 規(guī)定含Mo為0.50. 6%,當(dāng)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。Io鋼長時間回火易變脆。 當(dāng)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(chǎn)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(zhuǎn)移。6）鈕可代鵠（因為原子量成半關(guān)系，所以可用l%Mo代替2%W）O7）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(zhì)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

25、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(jìn)耐熱鋼，其量約0. 5 1% （并獨作合金元素時會使鋼有石墨化傾向）。（2）鑰的不良影響：1）有揮發(fā)性，在加熱時，會生成褐色煙氣（氧化鉗）發(fā)生蒸發(fā)。2）促進(jìn)脫碳，所以為防止脫碳其淬火溫度應(yīng)較一般降低1020C,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(yīng)相應(yīng)多加Ni、血 等奧氏體形成元素。否則當(dāng)Mo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(dǎo)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）一般合金鋼中的鈕含量：合金結(jié)構(gòu)鋼和工具鋼:Mo=0. 150.30% (

26、例 5CrNiMo.35CrMo.40CrMnMo. 38CrMoAlA 等)不銹耐酸鋼：Mo =1 2. 6% (如 Cr 17Mo2Ti.Cr25MoTi. Crl8Ni 18Mo2Cu2Ti 等)耐熱不起皮鋼：Mo =0.4% (16Mo、20CrMo. Cr5Mo、25Cr2MolVA.15CrllMoV 等)航空用高溫合金：Mo =0. 357% (如 901 合金=Crl2Ni43Mo6Ti3BMo2Ti)8、V（1）機的良好作用是：1）細(xì)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(jìn)體的回火穩(wěn)定性。它對淬火鋼硬度的影響，與溫度有關(guān)：在 正常淬火溫度

27、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(dāng)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(zhuǎn)進(jìn)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T，韌性不變低。3）V與0、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(xì)晶組織，提高塑性、 韌性及高強度，其沖擊性能和疲勞強度都較無V鋼高，在高溫及低溫（ 0C）均有高強度、韌性。由于碳化帆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

28、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(nèi)部均有細(xì)晶組織，所以對滲碳有利，可延長滲碳進(jìn) 行時間，無須進(jìn)行二次淬火，一次即可直接淬至要求性能。6）V對結(jié)構(gòu)鋼機械性能的影響尚無定論。（2）銳的不良影響：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(xì)化晶粒, 所以當(dāng)V量不高時，也可適當(dāng)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(dá)0.05%時將使硅鋼矯頑力降低，這可能由于脫氧的作用。4）含碳一定時，Vf會使HBJ,所以一般含V為1% （因為不溶入固溶體）。（3）一般鋼中的含V量：合金結(jié)構(gòu)鋼：V=0. 070.35（例 20Mn

29、V、lOCrV. 45CrV. 12CrMoV. 25Cr2MolVA 等）在合金結(jié)構(gòu)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。氮化帆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二0. 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(dá)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(xì)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。

30、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(jìn)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(yīng)值，所以對磁鋼有良好的影響（它本身即為磁性物質(zhì)）。4）含碳量很高時會促進(jìn)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(dāng)高的脫碳傾向性。3）價格昂貴，所以下列各種姑鋼都很少使用。4）牯的一個特性是：降低奧氏體的穩(wěn)定性，促使鋼中奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線（C-曲線）左移。5）因為易析出硬而脆的金屬間化合物使機性變壞。（3）一般合金鋼的鉆含量：1）熱強鋼：含Co=24%（主要是輅鉆鉗鋼組）2）高速鋼：含 Co=4. 5-10.

31、 5%（BCo5、BColO等超過10%作用已無顯著增加）。3）磁鋼：含 Co=2. 5-16. 5%（Cr6Co3、 Cr6Co5. Cr7ColOMo. Cr9Col5Mo 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1300C,有此穩(wěn)定到高溫的高度分 散的TiC質(zhì)點，所以可細(xì)化晶粒，降低鋼的過熱傾向性。2）能防止產(chǎn)生晶間腐蝕現(xiàn)象，實踐知：當(dāng)Ti： C=5 （一般C=0. 03）時, 效果最佳。當(dāng)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(jié)合成了強固TiC,所以在加熱過程中就不會再沿奧氏 體晶界析出碳化鑄。否則，晶界碳化絡(luò)的生成就將

32、出現(xiàn)晶界固溶體的貧 輅區(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(chǎn)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y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，不易分離浮出應(yīng)一致，在防止造成缺陷應(yīng)注意?？稍谝睙?時注意高溫操作和鋼液的脫氧。2

33、）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1300C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、0有很大的親和力而極易成形TiN和Ti02,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02%）就易生成鐵素體 相或其它脆性相而使韌性降低。5）銅V樣，含Ti達(dá)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(jìn)其二次再結(jié)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量取決于它的含碳量，一般約為Ti%二48倍*6%。2）合金結(jié)構(gòu)鋼中有鎔猛鈦鋼、不

34、銹鋼和耐熱鋼中也含Ti, 一般為0.06%2%o11、Nb（1）規(guī)的有益作用是：1）能生成高度分散的強固的碳化物NbC （熔點3500C）,所以可細(xì)化晶 粒，直加熱至于11001200C,仍可阻止晶粒長大。2）同Ti能防止產(chǎn)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a鐵中聽溶解度 隨溫度T而所以含Nb低碳鋼能促進(jìn)時效硬化。4）加規(guī)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）規(guī)的不良影響是：1）同Ti鋼，規(guī)鋼的硬度亦將隨含Nb量f而肌2）Nb雖可細(xì)化晶粒而提高鋼的韌性，但含量過高時，亦將生

35、成鐵素體 6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%0. 35%者可促進(jìn)時效硬化。）（2）銅的不良影響是：1）含Cu量較高時將導(dǎo)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(dāng)Cu0. 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(wǎng)絡(luò)，在1030C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%時將出現(xiàn)不均 勻混合物，而使矯

36、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=O. 20.3%2）軸承鋼：含Cu0. 25%,且Cu+NiM）. 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%范疇）。4）不銹鋼：含 Cu=24% （Crl8Ni9Cu3Ti 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(fù)荷 不大而具高表面光潔度的鋼制件（名為快削鋼）。2）某此高速鋼工具鋼進(jìn)行硫化表面以達(dá)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

37、熔共晶體分布于奧氏體晶 界所致。2）硫能使結(jié)構(gòu)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?qū)Ω鞣N鋼均為有害的雜質(zhì)元素，所以均限制它的含量。 普通碳鋼S0. 05%）. 軸承鋼S0. 02%優(yōu)質(zhì)碳鋼S0. 15% （如冷軋電機用硅鋼含P=0. 070. 10%）o4）磷是強化鐵素體作用最強的元素。（P對硅鋼再結(jié)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，而且有冷脆性。P0. 13%時脆性特甚，P使鋼破斷能轉(zhuǎn)變溫度增高的作用比碳強約20倍。2）和血一樣使鋼晶粒粗化。（3）一般

38、合金鋼的磷含量：普通碳鋼P0. 055%軸承鋼P0. 027%P+S0. 045%優(yōu)質(zhì)碳鋼P0. 045%合金鋼P0. 15%P+C0. 025%高級優(yōu)質(zhì)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(jié)構(gòu)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

39、含01%為宜。5）中碳硼鋼在調(diào)質(zhì)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(guān)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(jié)構(gòu)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(jié)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0、N親和力很強，易生非金屬夾雜，且因此應(yīng)多加硼量。為克 服此缺陷可于冶煉時加0. 10. 12%A1和0. 060

40、. 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(jié)構(gòu)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Ni其同作用，穩(wěn)定A體效果更好，尤利代Ni。2）N還可在復(fù)雜的A體鋼中借氮化物的析出而產(chǎn)生彌散硬化。因此，可 在無顯著成績脆性的情況下提高它的熱強性。3）N能提高高鎔鋼，特別是含V的的高鉆工具鋼的熱硬性。N能使這些 鋼的二次硬度的回火溫度的間段增大，并使此間段向更高溫方面移動， 所以可得到較好的綜合性能，在高裕鋼中N還能改善其熱加工性能。4）N在鐵素體中可促使A體形成，由于丫相的出現(xiàn)，可減小晶粒粗化傾 向，所以可改善鋼的韌性和焊接性能。5）N對磁鋼的影響較大：如當(dāng)N溶解在鋼中的固溶體狀態(tài)存在時會使矯 頑力稍增而磁導(dǎo)率降低，當(dāng)形成AIN、FeN等非金屬夾雜影響就加劇。N 還是引起硅鋼片磁時效的主要因素之一。一般說一定數(shù)量的夾雜對得到 取向組織