合金元素在鋼鐵中的存在形式及其影響

1、合金元素在鋼鐵中的存在形式及其影響1.碳（C）碳是鋼鐵中的重要元素，它是區(qū)分鋼鐵的主要標志之一。在決定鋼號時，往往注意碳的含量。碳對鋼鐵的性能起決定性的作用。由于碳的存在，才能將鋼進行熱處理，才能調節(jié)和改變其機械性能。當碳含量在一定范圍內(nèi)時。隨著碳含量的增加，鋼的硬度和強度得到提高，其塑性和韌性下降；反之，則硬度和強度下降，而塑性和韌性提高。由于碳含量在鋼鐵中的重要作用，所以快速、準確地測定鋼鐵中的碳含量也就具有相當重要的意義。2.硅（Si）硅在鋼鐵中主要以固溶體形式存在，還可形成硅化物，其形式有MnSi或FeMnSi等；也有少許以硅酸鹽以及游離SiO2的形式成為鋼鐵中非金屬夾雜物而存在；在高

2、碳鋼中可能有少量SiC形式存在。硅能增強鋼的抗張力、彈性、耐酸性和耐熱性，又能增大鋼的電阻系數(shù)。故鋼中含量硅一般不小于0.10%；作為一種合金元素，一般不低于0.4%；耐酸耐熱鋼及彈簧鋼中、含量硅較高；而硅鋼中含硅量可高達4%以上。3磷（P） 磷在鋼中以固溶體和磷化物形態(tài)存在。磷化物形態(tài)有Fe3P，F(xiàn)e2P等。Fe3P是一種很硬而脆性大的物質。當磷含量高時易形成Fe3P，增加鋼的冷脆敏感性，增加鋼的回火脆性以及焊接裂紋敏感性。一般認為在鋼中含磷量高于0.1%，便會發(fā)生上述的危害性。通常的情況下認為磷是鋼中的有害的元素，但是它也是可利用的一面。例如，磷和銅聯(lián)合作用時，能提高鋼的抗蝕性；它和錳、硫

3、聯(lián)合作用時，能改善鋼的切削加工性。4. 硫（S） 硫主要以硫化物的形態(tài)存在于鋼中。一般認為硫是鋼中的有害元素之一。硫在鋼中易于偏析，惡化鋼的質量。如以熔點較低的FeS的形式存在時，將導致鋼的熱脆現(xiàn)象。此外，硫存在于鋼內(nèi)能使鋼的機械性能降低，同時對鋼的耐蝕性、可焊性也不利。5. 錳（Mn） 錳在鋼中能形成固溶體。在冶煉鋼鐵過程中，通常作為脫氧劑及脫硫劑而特意加入。錳與硫能形成熔點較高的MnS，可防止因FeS而導致的熱脆現(xiàn)象，并提高了鋼的可鍛性。錳還能使鋼鐵的硬度和強度的增加。 6. 鉻（Cr） 鉻是合金鋼生產(chǎn)中應用最廣的元素之一。鉻能增強鋼的機械性能和耐磨性，增加鋼的淬透性及淬火后的抗變形能力，

4、增強鋼的彈性、抗磁性、耐蝕性和耐熱性。7. 鎳（Ni）普通鋼中的含鎳量在0.3%以下，不起合金元素作用。平均含鎳量在0.5%以上的鋼就可算鎳鋼。鎳作為合金元素能使鋼具有高級的機械性能，即可使鋼具有韌性、防腐抗酸性、高導磁性，并使晶粒細化提高淬透性，增加硬度等。在許多特殊鋼和合金中鎳含量更高。在奧氏體鋼中的鎳含量超過8%，從而增加鋼的耐蝕性能和良好的可焊性，耐熱鋼中含鎳量有的超過20%，從而增加鋼的耐熱性。含鎳25%的鋼即具有抗熔融堿的特殊性能，而含鎳量36%的高鎳鋼對熱膨脹以及電磁的敏感性很強。8. 鈦（Ti） 鈦是較為活潑的金屬元素之一，是固定碳和氮的有效元素。加入適當?shù)拟伳芨淖冧摰钠焚|和提

5、高機械性能，能提高耐熱鋼的抗氧化性和熱強性，提高不銹鋼的耐蝕性，并對鋼的焊接也有利。9. 釩（V） 釩是鋼鐵中很重要的合金元素之一，就我國鋼鐵體系來講，Mo，W，V，Ti，Nb和Xt等合金元素是我國合金元素的重要組成部分。鋼中含有釩使鋼具有特殊的機械性能，提高鋼的抗張強度和屈服點，尤其是提高鋼的高溫強度，提高工具鋼的使用壽命。10. 鉬（Mo） 鉬作為合金元素加入鋼中，能增加的強度而不減其塑性和韌性，同時能使鋼在高溫下有足夠的強度，且改善鋼的耐蝕、冷脆性等。11. 鎢（W） 鎢是重要的合金元素之一。它的作用主要是增加鋼的回火穩(wěn)定性、紅硬性、熱強性以及形成特殊碳化物而增加其耐磨性，高速工具鋼和硬

6、質合金都必須含有較多量的鎢。12. 鋁（Al）鋁是鋼的良好的脫氧劑、去氣劑和致密劑之一。在不同的條件下，鋁對鋼影響不一樣。作為合金元素加入，可提高鋼的抗氧化性，改善鋼的電磁性能，在耐熱鋼中提高熱強性，在滲氮鋼中促使形成堅硬耐磨耐蝕的滲氮層。13. 鈮（Nb） 鈮在鋼中主要以鈮化物的形態(tài)存在。鈮作為合金元素加入鋼中，能顯著地提高鋼的強度和抗腐蝕性，改善鋼的焊接性能。鋼中鈮通常為0.1%1%，普通低合金鋼中鈮含量為0.015%0.050%，而在高溫用的結構鋼中含鈮量可達3%。14. 鈷（Co） 鈷是世界上稀少的貴重金屬。因此多用于冶煉特殊的鋼和合金。 鈷在特殊鋼種中，能改善鋼的高溫性能，增強鋼的紅

7、硬性，提高抗氧化及耐腐蝕能力，為超硬高速鋼及高溫合金的重要合金化元素。鈷在鋼和合金中的含量范圍較大，在特殊的鈷基高溫合金中可高達50%左右，而在原子能和某些工業(yè)的鋼種里，含鈷量要求低于一定范圍（例如，在0.01%左右）15. 硼（B）為了改善鋼的某些性能，常常向鋼中加入一定量的硼。比如在普通鋼和結構鋼中加入微量硼（一般平均含量在0.003%左右），可提高鋼的淬透性，從而能提高零件截面性能的均勻性，在球光體耐熱鋼中加入微量的硼可提高鋼的高溫強度，而在奧氏體鋼中加入0.025%硼可提高鋼的蠕變強度。16. 稀土元素（Xt） 稀土元素在鋼中，半數(shù)以上進入碳化物中，小部分進入夾雜物中，其余部分存在于固溶體中。鋼中加入少量稀土，能提高鋼的流動性，從而改善鋼的表面質量；能顯著提高不銹耐酸鋼的熱加工塑性。結構鋼中加入稀土元素能提高其塑性和韌性，減弱可逆回火脆性等。17. 銅(Cu) 銅在鋼中的含量一般在0.02%以下。通常它是鋼中的有害物質，使鋼的機械性能降低，并在加熱時導致金屬表面的氧化，影響鋼的質量。但有時也特意往鋼中加入銅以代替部分鎳。在低碳低合金鋼中，特別與磷同時存在時，可提高鋼的抗大氣腐蝕性能。2%3%銅在奧氏體不銹鋼中可提高其對硫酸、磷酸及鹽酸等的抗腐蝕性及對應力腐蝕的穩(wěn)定性。18.