化學(xué)元素對(duì)鋼性能的影響(重量級(jí))

1、化學(xué)元素對(duì)鋼性能的影響1、 碳（C）：鋼中含碳量增加，屈服點(diǎn)和抗拉強(qiáng)度升高，但塑性和沖擊性降低，當(dāng)含碳量超過0.23%時(shí)，鋼的焊接性能變壞，因此用于焊接的低合金結(jié)構(gòu)鋼，含碳量一般不超過0.20%。碳量高還會(huì)降低鋼的耐大氣腐蝕能力，在露天料場(chǎng)的高碳鋼就易銹蝕；此外，碳能增加鋼的冷脆性和時(shí)效敏感性。2、硅（Si）：在煉鋼過程中加硅作為還原劑和脫氧劑，所以鎮(zhèn)靜鋼含有0.150.30%的硅。如果鋼中含硅量超過0.50-0.60%,硅就算合金元素。硅能顯著提高鋼的彈性極限，屈服點(diǎn)和抗拉強(qiáng)度，故廣泛用于作彈簧鋼。在調(diào)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼中加入1.01.2%的硅，強(qiáng)度可提高1520%。硅和鉬、鎢、鉻等結(jié)合，有提高抗腐蝕

2、性和抗氧化的作用，可制造耐熱鋼。含硅14%的低碳鋼，具有極高的導(dǎo)磁率，用于電器工業(yè)做矽鋼片。硅量增加，會(huì)降低鋼的焊接性能。3、錳（Mn）：在煉鋼過程中，錳是良好的脫氧劑和脫硫劑，一般鋼中含錳0.300.50%。在碳素鋼中加入0.70%以上時(shí)就算“錳鋼”，較一般鋼量的鋼不但有足夠的韌性，且有較高的強(qiáng)度和硬度，提高鋼的淬性，改善鋼的熱加工性能，如16Mn鋼比A3屈服點(diǎn)高40%。含錳1114%的鋼有極高的耐磨性，用于挖土機(jī)鏟斗，球磨機(jī)襯板等。錳量增高，減弱鋼的抗腐蝕能力，降低焊接性能。4、磷（P）：在一般情況下，磷是鋼中有害元素，增加鋼的冷脆性，使焊接性能變壞，降低塑性，使冷彎性能變壞。因此通常要求

3、鋼中含磷量小于0.045%，優(yōu)質(zhì)鋼要求更低些。5、硫（S）：硫在通常情況下也是有害元素。使鋼產(chǎn)生熱脆性，降低鋼的延展性和韌性，在鍛造和軋制時(shí)造成裂紋。硫?qū)附有阅芤膊焕档湍透g性。所以通常要求硫含量小于0.055%，優(yōu)質(zhì)鋼要求小于0.040%。在鋼中加入0.08-0.20%的硫，可以改善切削加工性，通常稱易切削鋼。6、鉻（Cr）：在結(jié)構(gòu)鋼和工具鋼中，鉻能顯著提高強(qiáng)度、硬度和耐磨性，但同時(shí)降低塑性和韌性。鉻又能提高鋼的抗氧化性和耐腐蝕性，因而是不銹鋼，耐熱鋼的重要合金元素。7、鎳(Ni)：鎳能提高鋼的強(qiáng)度，而又保持良好的塑性和韌性。鎳對(duì)酸堿有較高的耐腐蝕能力，在高溫下有防銹和耐熱能力。但由于

4、鎳是較稀缺的資源，故應(yīng)盡量采用其他合金元素代用鎳鉻鋼。8、鉬(Mo)：鉬能使鋼的晶粒細(xì)化，提高淬透性和熱強(qiáng)性能，在高溫時(shí)保持足夠的強(qiáng)度和抗蠕變能力(長(zhǎng)期在高溫下受到應(yīng)力，發(fā)生變形，稱蠕變)。結(jié)構(gòu)鋼中加入鉬，能提高機(jī)械性能。還可以抑制合金鋼由于火而引起的脆性。在工具鋼中可提高紅性。9、鈦(Ti)：鈦是鋼中強(qiáng)脫氧劑。它能使鋼的內(nèi)部組織致密，細(xì)化晶粒力；降低時(shí)效敏感性和冷脆性。改善焊接性能。在鉻18鎳9奧氏體不銹鋼中加入適當(dāng)?shù)拟?，可避免晶間腐蝕。10、釩(V)：釩是鋼的優(yōu)良脫氧劑。鋼中加0.5%的釩可細(xì)化組織晶粒，提高強(qiáng)度和韌性。釩與碳形成的碳化物，在高溫高壓下可提高抗氫腐蝕能力。11、鎢(W)：鎢

5、熔點(diǎn)高，比重大，是貴生的合金元素。鎢與碳形成碳化鎢有很高的硬度和耐磨性。在工具鋼加鎢，可顯著提高紅硬性和熱強(qiáng)性，作切削工具及鍛模具用。 12、鈮(Nb)：鈮能細(xì)化晶粒和降低鋼的過熱敏感性及回火脆性，提高強(qiáng)度，但塑性和韌性有所下降。在普通低合金鋼中加鈮，可提高抗大氣腐蝕及高溫下抗氫、氮、氨腐蝕能力。鈮可改善焊接性能。在奧氏體不銹鋼中加鈮，可防止晶間腐蝕現(xiàn)象。 13、鈷(Co)：鈷是稀有的貴重金屬，多用于特殊鋼和合金中，如熱強(qiáng)鋼和磁性材料。 14、銅(Cu)：武鋼用大冶礦石所煉的鋼，往往含有銅。銅能提高強(qiáng)度和韌性，特別是大氣腐蝕性能。缺點(diǎn)是在熱加工時(shí)容易產(chǎn)生熱脆，銅含量超過0.5%塑性顯著降低。當(dāng)

6、銅含量小于0.50%對(duì)焊接性無影響。 15、鋁(Al)：鋁是鋼中常用的脫氧劑。鋼中加入少量的鋁，可細(xì)化晶粒，提高沖擊韌性，如作深沖薄板的08Al鋼。鋁還具有抗氧化性和抗腐蝕性能，鋁與鉻、硅合用，可顯著提高鋼的高溫不起皮性能和耐高溫腐蝕的能力。鋁的缺點(diǎn)是影響鋼的熱加工性能、焊接性能和切削加工性能。 16、硼(B)：鋼中加入微量的硼就可改善鋼的致密性和熱軋性能，提高強(qiáng)度。 17、氮(N):氮能提高鋼的強(qiáng)度，低溫韌性和焊接性，增加時(shí)效敏感性。形成氣泡和疏松。 18、稀土(Xt)：稀土元素是指元素周期表中原子序數(shù)為57-71的15個(gè)鑭系元素。這些元素都是金屬，但他們的氧化物很象“土”，所以習(xí)慣上稱稀土

7、。鋼中加入稀土，可以改變鋼中夾雜物的組成、形態(tài)、分布和性質(zhì)，從而改善了鋼的各種性能，如韌性、焊接性，冷加工性能。在犁鏵鋼中加入稀土，可提高耐磨性。合金元素在鋼中的作用隨著現(xiàn)代工業(yè)和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，在機(jī)械制造中，對(duì)工件的強(qiáng)度、硬度、韌性、塑性、耐磨性以及其他各種物理化學(xué)性能的要求愈來愈高，碳鋼已不能完全滿足這些要求了。原因：（1） 由碳鋼制成的零件尺寸不能太大。否則，因淬透性不夠而不能滿足對(duì)強(qiáng)度與塑性、韌性的要求。加入合金元素可增大淬透性。（2用碳鋼制成的切削刀具不能滿足切削紅硬性的要求。用合金工具鋼、高速鋼和硬質(zhì)合金。（3）碳鋼不能滿足特殊性能的要求，如要求耐熱、耐低溫、抗腐蝕、有強(qiáng)烈磁性

8、或無磁性等等，只有特種的合金鋼才能具有這些性能。11.1合金元素在鋼中的存在方式11.1.1合金元素與鋼中的碳相互作用，形成碳化物存在于鋼中按合金元素在鋼中與碳相互作用的情況，它們可以分為兩大類：(1)不形成碳化物的元素(稱為非碳化物形成元素)，包括鎳、硅、鋁、鈷、銅等。由于這些元素與碳的結(jié)合力比鐵小，因此在鋼中它們不能與碳化合，它們對(duì)鋼中碳化物的結(jié)構(gòu)也無明顯的影響。(2)形成碳化物的元素(稱為碳化物形成元素)，根據(jù)其與碳結(jié)合力的強(qiáng)弱，可把碳化物形成元素分成三類。1）弱碳化物形成元素：錳 錳對(duì)碳的結(jié)合力僅略強(qiáng)于鐵。錳加入鋼中，一般不形成特殊碳化物(結(jié)構(gòu)與Fe3C不同的碳化物稱為特殊碳化物)，而

9、是溶入滲碳體中。 2）中強(qiáng)碳化物形成元素；鉻、鉬、鎢 3）強(qiáng)碳化物形成元素：釩、鈮、鈦 有極高的穩(wěn)定性，例如TiC在淬火加熱時(shí)要到l 000C以上才開始緩慢的溶解，這些碳化物有極高的硬度，例如在高速鋼中加人釩，形成V4C，使之有更高的耐磨性。 11.1.2 合金元素溶解于鐵素體(或奧氏體)中，以固溶體形式存在于鋼中 11.1.3 合金元素與鋼中的氮、氧、硫等化合，以氮化物、氧化物、硫化物和硅酸鹽等非金屬夾雜物的形式存在于鋼中 11.1.4 游離態(tài)，即不溶于鐵，也不溶于化合物：鉛，銅 11.2 合金元素對(duì)鋼的平衡組織的影響 表現(xiàn)在改變鐵碳合金狀態(tài)圖10-1 11.2.1 合金元素對(duì)鋼臨界溫度的影

10、響 錳、鎳、銅使A3線降低，鉬、鎢、硅、釩使A3線升高。同樣影響A1，影響程度更大， 11.2.2 合金元素對(duì)鋼共析點(diǎn)（S點(diǎn)）位置的影響 大多數(shù)合金使共析點(diǎn)左移，鉬鎢在質(zhì)量分?jǐn)?shù)大時(shí)使共析點(diǎn)右移。 11.2.3 合金元素對(duì)奧氏體相區(qū)大小的影響11.2.3.1擴(kuò)大區(qū)合金元素與-Fe-Fe形成固溶體，常溫下為奧氏體組織。Ni，Mn11.2.3.2減小區(qū)抑制F向A轉(zhuǎn)變，Cr11.3合金元素對(duì)熱處理的影響11.3.1 合金元素對(duì)奧氏體化的影響奧氏體晶粒在鐵素體與碳化物邊界處生核并長(zhǎng)大；剩余碳化物的溶解；奧氏體成分的均勻化，在高溫停留時(shí)奧氏體晶粒的長(zhǎng)大粗化等過程。在鋼中加入合金元素對(duì)后三個(gè)過程有較大的影響

11、。（1）含有碳化物形成元素的合金鋼，其組織中的碳化物，是比滲碳體更穩(wěn)定的合金滲碳體或特殊碳化物，因此，在奧氏體化加熱時(shí)碳化物較難溶解，即需要較高的溫度和較長(zhǎng)的時(shí)間。一般來說，合金元素形成碳化物的傾向愈強(qiáng)，其碳化物也愈難溶解。（2）合金元素在奧氏體中的均勻化，也需要較長(zhǎng)時(shí)間，因?yàn)楹辖鹪氐臄U(kuò)散速度，均遠(yuǎn)低于碳的擴(kuò)散速度。（3）某些合金元素強(qiáng)烈地阻礙著奧氏體晶粒的粗化過程，這主要與合金碳化物很難溶解有關(guān)，未溶解的碳化物阻礙了奧氏體晶界的遷移，因此，含有較強(qiáng)的碳化物形成元素(如鉬、鎢，釩，鈮、鈦等)的鋼，在奧氏體化加熱時(shí)，易于獲得細(xì)晶粒的組織。各合金元素對(duì)奧氏體晶粒粗化過程的影響，一般可歸納如下：1

12、）強(qiáng)烈阻止晶粒粗化的元素：鈦、鈮、釩、鋁等，其中以鈦的作用最強(qiáng)。 2）鎢、鉬、鉻等中強(qiáng)碳化物形成元素，也顯著地阻礙奧氏體晶粒粗化過程。 3）一般認(rèn)為硅和鎳也能阻礙奧氏體晶粒的粗化，但作用不明顯。 4）錳和磷是促使奧氏體晶粒粗化的元素。 11.3.2 合金元素對(duì)奧氏體分解轉(zhuǎn)變的影響 多數(shù)合金元素使奧氏體分解轉(zhuǎn)變的速度減慢，即C曲線向右移，也就是提高了鋼的淬透性。 合金元素對(duì)馬氏體轉(zhuǎn)變的影響 增加冷卻時(shí)間，降低冷卻速度。 另外，合金元素對(duì)馬氏體開始轉(zhuǎn)變溫度(Ms點(diǎn))也有明顯的影響。多數(shù)合金元素均使馬氏體開始轉(zhuǎn)變溫度(Ms點(diǎn))降低，其中錳、鉻、鎳的作用最為強(qiáng)烈，只有鋁、鈷是提高M(jìn)s點(diǎn)。 11.3.3

13、 合金元素對(duì)回火轉(zhuǎn)變的影響 合金元素對(duì)淬火鋼回火轉(zhuǎn)變的影響主要有下列三個(gè)方面。 （1） 提高鋼的回火穩(wěn)定性 這主要表現(xiàn)為合金元素在回火過程中推遲了馬氏體的分解和殘余奧氏體的轉(zhuǎn)變，提高了鐵素體的再結(jié)晶溫度，使碳化物難以聚集長(zhǎng)大而保持較大的彌散度，從而提高了鋼對(duì)回火軟化的抗力，即提高了鋼的回火穩(wěn)定性。 （2） 產(chǎn)生二次硬化 一些合金元素加入鋼中，在回火時(shí)，鋼的硬度并不是隨回火溫度的升高一直降低的，而是在達(dá)到某一溫度后，硬度開始增加，并隨著回火溫度的進(jìn)一步提高，硬度也進(jìn)一步增大，直至達(dá)到峰值。這種現(xiàn)象稱為回火過程的二次硬化。圖10-7回火二次硬化現(xiàn)象與合金鋼回火時(shí)析出物的性質(zhì)有關(guān)。當(dāng)回火溫度低于約4

14、50時(shí)，鋼中析出滲碳體，在450以上滲碳體溶解，鋼中開始沉淀析出彌散穩(wěn)定的難熔碳化物Mo2C、VC等，使鋼的硬度開始升高，而在550600左右沉淀析出過程完成，鋼的硬度達(dá)到峰值。（3）增大回火脆性鋼在回火過程中出現(xiàn)的第乙類回火脆性(250400C回火)t即回火馬氏體脆性和第二類回火脆性(450600C回火)，即高溫回火脆性均與鋼中存在的合金元素有關(guān)。11.4合金元素對(duì)氧化與腐蝕的影響 一些合金元素加入鋼中能在鋼的表面形成一層完整的、致密而穩(wěn)定的氧化保護(hù)膜，從而提高了鋼的抗氧化能力。最有效的合金元素是鉻、硅和鋁(參看圖10-8)。但鋼中硅、鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較多時(shí)鋼材變脆，因而它們只能作為輔加元素，一

15、般都以鉻為主加元素，以提高鋼的抗氧化性。鋼中加入少量的銅、磷等元素，可提高低合金高強(qiáng)度鋼的耐大氣腐蝕。11.5 合金元素對(duì)機(jī)械性能的影響11.5.1金屬材料的強(qiáng)化方法金屬材料的強(qiáng)化途徑，主要有以下幾個(gè)方面；(1)結(jié)晶強(qiáng)化。結(jié)晶強(qiáng)化就是通過控制結(jié)晶條件，在凝固結(jié)晶以后獲得良好的宏觀組織和顯微組織，從而提高金屬材料的性能。它包括：1）細(xì)化晶粒。細(xì)化晶?？梢允菇饘俳M織中包含較多的晶界，由于晶界具有阻礙滑移變形作用，因而可使金屬材料得到強(qiáng)化。同時(shí)也改善了韌性，這是其它強(qiáng)化機(jī)制不可能做到的。2）提純強(qiáng)化。在澆注過程中，把液態(tài)金屬充分地提純，盡量減少夾雜物，能顯著提高固態(tài)金屬的性能。夾雜物對(duì)金屬材料的性能

16、有很大的影響。在損壞的構(gòu)件中，常可發(fā)現(xiàn)有大量的夾雜物。采用真空冶煉等方法，可以獲得高純度的金屬材料。(2)形變強(qiáng)化。金屬材料經(jīng)冷加工塑性變形可以提高其強(qiáng)度。這是由于材料在塑性變形后位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻力增加所致。(3)固溶強(qiáng)化通過合金化(加入合金元素)組成固溶體，使金屬材料得到強(qiáng)化稱為固溶強(qiáng)化。(4)相變強(qiáng)化。合金化的金屬材料，通過熱處理等手段發(fā)生固態(tài)相變，獲得需要的組織結(jié)構(gòu)，使金屬材料得到強(qiáng)化，稱為相變強(qiáng)化相變強(qiáng)化可以分為兩類：1)沉淀強(qiáng)化(或稱彌散強(qiáng)化)。在金屬材料中能形成穩(wěn)定化合物的合金元素，在一定條件下，使之生成的第二相化合物從固溶體中沉淀析出，彌散地分布在組織中，從而有效地提高材料的強(qiáng)度，通

17、常析出的合金化合物是碳化物相。在低合金鋼(低合金結(jié)構(gòu)鋼和低合金熱強(qiáng)鋼)中，沉淀相主要是各種碳化物，大致可分為三類。一是立方晶系，如TiC、V4C3，NbC等，二是六方晶系，如M02、W2C、WC等，三是正菱形，如Fe3C。對(duì)低合金熱強(qiáng)鋼高溫強(qiáng)化最有效的是體心立方晶系的碳化物。2)馬氏體強(qiáng)化。金屬材料經(jīng)過淬火和隨后回火的熱處理工藝后，可獲得馬氏體組織，使材料強(qiáng)化。但是，馬氏體強(qiáng)化只能適用于在不太高的溫度下工作的元件，工作于高溫條件下的元件不能采用這種強(qiáng)化方法。(5)晶界強(qiáng)化。晶界部位的自由能較高，而且存在著大量的缺陷和空穴，在低溫時(shí)，晶界阻礙了位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)，因而晶界強(qiáng)度高于晶粒本身；但在高溫時(shí)，沿

18、晶界的擴(kuò)散速度比晶內(nèi)擴(kuò)散速度大得多，晶界強(qiáng)度顯著降低。因此強(qiáng)化晶界對(duì)提高鋼的熱強(qiáng)性是很有效的。硼對(duì)晶界的強(qiáng)化作用，是由于硼偏集于晶界上，使晶界區(qū)域的晶格缺位和空穴減少，晶界自由能降低；硼還減緩了合金元素沿晶界的擴(kuò)散過程；硼能使沿晶界的析出物降低，改善了晶界狀態(tài)，加入微量硼、鋯或硼+鋯能延遲晶界上的裂紋形成過程；此外，它們還有利于碳化物相的穩(wěn)定。(6)綜合強(qiáng)化。在實(shí)際生產(chǎn)上，強(qiáng)化金屬材料大都是同時(shí)采用幾種強(qiáng)化方法的綜合強(qiáng)化，以充分發(fā)揮強(qiáng)化能力。例如：1）固溶強(qiáng)化十形變強(qiáng)化，常用于固溶體系合金的強(qiáng)化。2）結(jié)晶強(qiáng)化+沉淀強(qiáng)化，用于鑄件強(qiáng)化。3）馬氏體強(qiáng)化+表面形變強(qiáng)化。對(duì)一些承受疲勞載荷的構(gòu)件，常在

19、調(diào)質(zhì)處理后再進(jìn)行噴丸或滾壓處理。4）固溶強(qiáng)化+沉淀強(qiáng)化。對(duì)于高溫承壓元件常采用這種方法，以提高材料的高溫性能。有時(shí)還采用硼的強(qiáng)化晶界作用，進(jìn)一步提高材料的高溫強(qiáng)度。11.5.2合金元素對(duì)正火(或退火)狀態(tài)鋼機(jī)械性能的影響正火狀態(tài)下鋼有鐵素體和珠光體組織。固溶強(qiáng)化，結(jié)晶強(qiáng)化，沉淀強(qiáng)化。合金元素不僅影響鋼材的強(qiáng)度，同時(shí)也影響其韌性。11.5.3合金元素對(duì)調(diào)質(zhì)鋼機(jī)械性能的影響合金元素對(duì)調(diào)質(zhì)鋼機(jī)械性能的影響，主要是通過它們對(duì)淬透性和回火性的影響而起作用的。主要表現(xiàn)于下列幾方面。(1)由于合金元素增加了鋼的淬透性，使截面較大的零件也可淬透，在調(diào)質(zhì)狀態(tài)下可獲得綜合機(jī)械性能優(yōu)良的回火索氏體。(2)許多合金元

20、素可使回火轉(zhuǎn)變過程緩慢，因而在高溫回火后，碳化物保持較細(xì)小的冪顆粒，使調(diào)質(zhì)處理的合金鋼能夠得到較好的強(qiáng)度與韌性的配合。(3)高溫回火后，鋼的組織是由鐵素體和碳化物組成，合金元素對(duì)鐵素體的固溶強(qiáng)化作用可提高調(diào)質(zhì)鋼的強(qiáng)度。11.6合金元素對(duì)鋼的工藝性能的影響11.6.1合金元素對(duì)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(zhì)量分?jǐn)?shù)。合金元素對(duì)鋼材焊接性能的影響，可用焊接碳當(dāng)量來估算。我國(guó)目前所廣泛應(yīng)用的普通低合金鋼，其焊接碳當(dāng)量可按下述經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算。公式Cd=C+1/6Mn+1/5Cr+1/15Ni+1/4Mo+1/5V+1/24Si+1/2P+1/13Cu近年來，對(duì)厚度為15

21、、50mm的200個(gè)鋼種(從碳鋼到強(qiáng)度等級(jí)為1000MPa級(jí)的高強(qiáng)度合金鋼)，以低氫焊條進(jìn)行常溫下的Y型坡口拘束焊接裂紋試驗(yàn)。在試驗(yàn)基礎(chǔ)上，提出了一個(gè)用以估計(jì)鋼材出現(xiàn)焊接裂紋可能性的指標(biāo)，稱為鋼材焊接裂紋敏感性指數(shù)戶，其計(jì)算公式為公式Pc=C+1/30Si+1/20Mn+1/20Cu+1/60Ni+1/20Cr+1/15Mo+1/10V+5B+1/600t+1/60H%與碳當(dāng)量公式相比增加了板厚和含氫量。11.6.2 合金元素對(duì)切削加工的影響金屬的切削性能是指金屬被切削的難易程度和加工表面的質(zhì)量。為了提高鋼的切削性能，可在鋼中加入一些能改善切削性能的合金元素，最常用的元素是硫，其次是鉛和磷。由

22、于硫在鋼中與錳形成球狀或點(diǎn)狀硫化錳夾雜，破壞了金屬基體的連續(xù)性，使切削抗力降低，切屑易于碎斷，在易切削鋼中硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可達(dá)0.080.30。鉛在鋼中完全不溶，以23pm的極細(xì)質(zhì)點(diǎn)均勻分布于鋼中，使切屑易斷，同時(shí)起潤(rùn)滑作用，改善了鋼的切削性能，在易切削鋼中鉛的質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在0.100.30。少量的磷溶入鐵素體中，可提高其硬度和脆性，有利于獲得良好的加工表面質(zhì)量。11.6.3合金元素對(duì)塑性加工性能的影響鋼的塑性加工分為熱加工和冷加工兩種。熱加工工藝性能通常由熱加工時(shí)鋼的塑性和變形抗力，可加工溫度范圍、抗氧化能力、對(duì)鍛造加熱和鍛后冷卻的要求等來評(píng)價(jià)。合金元素溶入固溶體中，或在鋼中形成碳化物，都能使鋼

23、的熱變形抗力提高和塑性明顯降低，容易發(fā)生鍛裂現(xiàn)象。但有些元素(如釩+鈮，鈦等)，其碳化物在鋼中呈彌散狀分布時(shí)，對(duì)鋼的翅性影響不大。另外，合金元素一般都降低鋼的導(dǎo)熱性和提高鋼的淬透性，因此為了防止開裂，合金鋼鍛造時(shí)的加熱和冷卻都必須緩慢。冷加工工藝性能主要包括鋼的冷態(tài)變形能力和鋼件的表面質(zhì)量?jī)煞矫妗?溶解在固溶體中的合金元素，一般將提高鋼的冷加工硬化程度，使鋼承受塑性變形后很快地變硬變脆，這對(duì)鋼的冷加工是很不利的。因此，對(duì)于那些需要經(jīng)受大量塑性變形加工的鋼材，在冶煉時(shí)應(yīng)限制其中各種殘存合金元素的量，特別要嚴(yán)格控制硫、磷等。另一方面，碳、硅、磷、硫、鎳、鉻、釩、銅等元索還會(huì)使鋼材的冷態(tài)壓延性能惡化

24、。11.6.4合金元素對(duì)鑄造性能的影響 鋼的鑄造性能主要由鑄造時(shí)金屬的流動(dòng)性、收縮特點(diǎn)、偏析傾向等來綜合評(píng)定。它們與鋼的固相線和液相線溫度的高低及結(jié)晶溫度區(qū)間的大小有關(guān)。固、液相線的溫度愈低和結(jié)晶沮度區(qū)間愈窄，鑄造性能愈好。因此，合金元素的作用主要取決于其對(duì)狀態(tài)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(diǎn)碳化物或氧化物質(zhì)點(diǎn)，增大了鋼液的粘度，降低其流動(dòng)性，使鑄造性能惡化。11.7幾種常用合金元素在鋼中的作用為了合金化而加入的合金元素，最常用的有硅、錳、鉻、鎳、鉬、鎢、釩，鈦，鈮、硼、鋁等。現(xiàn)分別說明它們?cè)阡撝械淖饔谩?1.7.1硅在鋼中的作用(1)提高鋼中固溶體的強(qiáng)度和冷加工

25、硬化程度使鋼的韌性和塑性降低。(2)硅能顯著地提高鋼的彈性極限、屈服極限和屈強(qiáng)比。這是一般彈簧鋼。(3)耐腐蝕性。硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15一20的高硅鑄鐵，是很好的耐酸材料。含有硅的鋼在氧化氣氛中加熱時(shí)，表面也將形成一層SiO2薄膜，從而提高鋼在高溫時(shí)的抗氧化性。缺點(diǎn)：（4）使鋼的焊接性能惡化。11.7.2錳在鋼中的作用（1）錳對(duì)提高鋼的淬透性。（2）錳對(duì)提高低碳和中碳珠光體鋼的強(qiáng)度有顯著的作用。（3）錳對(duì)鋼的高溫瞬時(shí)強(qiáng)度有所提高。錳鋼的主要缺點(diǎn)是:a.含錳較高時(shí)，有較明顯的回火脆性現(xiàn)象；b.錳有促進(jìn)晶粒長(zhǎng)大的作用，因此錳鋼對(duì)過熱較敏感t在熱處理工藝上必須注意。這種缺點(diǎn)可用加入細(xì)化晶粒元素如鉬、釩、鈦等來克服：c.當(dāng)錳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過1時(shí)，會(huì)使鋼的焊接性能變壞，d.錳會(huì)使鋼的耐銹蝕性能降低。11.7.3 鉻在鋼中的作用（1）鉻可提高鋼的強(qiáng)度和硬度。（2）鉻可提高鋼的高溫機(jī)械性能。（3）使鋼具有良好的抗腐蝕性和抗氧化性（4）阻止石墨化（5）提高淬透性。缺點(diǎn)：鉻是顯著提高鋼的脆性轉(zhuǎn)變溫度鉻能促進(jìn)鋼的回火脆性。11.7.4鎳在鋼中的作用（1）可提高鋼的強(qiáng)度而不顯著降低其韌性。（2）鎳可降低鋼的脆性轉(zhuǎn)變溫度，即可提