鋼中主要合金元素的作用

鋼中主要合金元素的作用鋼中的主要合金元素有B、C、N、Al、Si、Ti、V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu、Zr、Nb、Mo、W,有時(shí)S、P也可作為合金元素一、 （1）奧氏體形成元素：c、N、Cu、Mn、Ni、Co等（2）鐵素體形成元素：Cr、V、Si、Al、Ti、Mo、W等二、 （1）非碳化物形成元素：Ni、Cu、Si、Al、P等（2）碳化物形成元素：Cr、Mo、V、Ti、Zr、Nb、等三、 各種元素鋼中的作用1.Mn元素1）在工程構(gòu)建用鋼中A．碳素構(gòu)建用鋼B．低合金高強(qiáng)度鋼（其為主加元素）a） 固溶強(qiáng)化效果較大b） 降低奧氏體向珠光體轉(zhuǎn)變溫度范圍，減緩轉(zhuǎn)變速度，細(xì)化珠光體和鐵素體，從而使鋼的屈服強(qiáng)度升高，脆性轉(zhuǎn)折溫度下降，提高韌性c） 可使相圖的“S”左移，增加基體珠光體數(shù)量，從而在相同含碳量下提高強(qiáng)度C.微合金化低合金高強(qiáng)度鋼2）機(jī)器零件用鋼A.調(diào)質(zhì)鋼a） 提高鋼的淬透性，保證良好的綜合力學(xué)性能B.彈簧鋼提高淬透性，強(qiáng)化鐵素體，提高回火穩(wěn)定性C.滾動(dòng)軸承鋼a)提高淬透性滲碳鋼(其為主加元素)提高淬透性，使心部得到全部低碳馬氏體碳化物形成元素Mn促使表層含碳量增多Mn在鋼中促進(jìn)奧氏體晶粒長(zhǎng)大低碳馬氏體型結(jié)構(gòu)鋼超高強(qiáng)度鋼低合金超高強(qiáng)度鋼：提高淬透性，回火穩(wěn)定性和固溶強(qiáng)化二次硬化型超高強(qiáng)度鋼馬氏體時(shí)效鋼超高強(qiáng)度不銹鋼3)工具鋼刃具用鋼碳素刃具鋼合金刃具鋼：提高淬透性，強(qiáng)化馬氏體基體，提高回火穩(wěn)定性形成合金滲碳體，提高耐磨性c)高速鋼模具用鋼冷作模具鋼熱作模具鋼4)不銹鋼鐵素體不銹鋼馬氏體不銹鋼奧氏體不銹鋼鐵素體-奧氏體不銹鋼奧氏體-馬氏體不銹鋼2.Cr元素1)在工程構(gòu)建用鋼中碳素構(gòu)建用鋼低合金高強(qiáng)度鋼C.微合金化低合金高強(qiáng)度鋼2)機(jī)器零件用鋼調(diào)質(zhì)鋼(主加元素)提高鋼的淬透性，保證良好的綜合力學(xué)性能彈簧鋼碳化物形成元素，防止鋼的過(guò)熱和脫碳提高滲透性滾動(dòng)軸承鋼(最重要的元素)a)提高滲透性部分Cr可溶于滲碳體，形成穩(wěn)定的合金滲碳體，因而在淬火加熱時(shí)溶解較慢，減少過(guò)熱傾向，經(jīng)熱處理后可以得到較細(xì)的組織碳化物能以細(xì)小質(zhì)點(diǎn)均勻分布于鋼中，提高回火穩(wěn)定性，硬度，從而提高耐磨性和接觸疲勞強(qiáng)度提高鋼的耐腐蝕性(但Cr的量不能太高，會(huì)增加殘余奧氏體，降低鋼的硬度和尺寸穩(wěn)定性，同時(shí)增加碳化物的不均勻性，降低鋼的韌性滲碳鋼(其為主加元素)提高淬透性，使心部得到全部低碳馬氏體碳化物形成元素Cr促使表層含碳量增多，但使碳化物呈粒狀分布低碳馬氏體型結(jié)構(gòu)鋼超高強(qiáng)度鋼低合金超高強(qiáng)度鋼：提高淬透性，回火穩(wěn)定性和固溶強(qiáng)化二次硬化型超高強(qiáng)度鋼馬氏體時(shí)效鋼超高強(qiáng)度不銹鋼3)工具鋼刃具用鋼a)碳素刃具鋼b）合金刃具鋼：i.提高淬透性，強(qiáng)化馬氏體基體，提高回火穩(wěn)定性ii.形成合金滲碳體，提高耐磨性c）高速鋼提高紅硬性形成大量細(xì)小、彌散、堅(jiān)硬而又不易聚集長(zhǎng)大的合金碳化物，造成二次硬化效應(yīng)形成的強(qiáng)化相硬度高高溫下固溶強(qiáng)化效果顯著，使基體有一定的熱強(qiáng)性提高淬透性，增強(qiáng)抗氧化能力，形成較多致密的氧化膜，減少粘刀現(xiàn)象，從而增強(qiáng)鋼的的耐磨性和切削性能（但Cr過(guò)高，切削能力下降，Ms點(diǎn)降低）模具用鋼a） 冷作模具鋼：提高回火穩(wěn)定性和回火溫度b） 熱作模具鋼：提高回火穩(wěn)定性；提高鋼的臨界點(diǎn)，提高鋼的熱疲勞抗力4）不銹鋼：提高基體的電極電位，從而提高抗腐蝕性能；8穩(wěn)定劑鐵素體不銹鋼：8穩(wěn)定劑；引起475°c脆性（Cr原子有序化，形成Cr的體心立方相，弓I起點(diǎn)陣畸變和內(nèi)應(yīng)力）馬氏體不銹鋼奧氏體不銹鋼鐵素體-奧氏體不銹鋼奧氏體-馬氏體不銹鋼3.Ni元素1）在工程構(gòu)建用鋼中（降低脆性轉(zhuǎn)折溫度；促進(jìn)凝固脆性）碳素構(gòu)建用鋼低合金高強(qiáng)度鋼C.微合金化低合金高強(qiáng)度鋼2）機(jī)器零件用鋼調(diào)質(zhì)鋼a）提高鋼的淬透性，保證良好的綜合力學(xué)性能彈簧鋼滾動(dòng)軸承鋼滲碳鋼（其為主加元素）a） 提高淬透性，使心部得到全部低碳馬氏體b） 非碳化物形成元素Ni減少表層碳濃度低碳馬氏體型結(jié)構(gòu)鋼超高強(qiáng)度鋼a） 低合金超高強(qiáng)度鋼：提高淬透性，回火穩(wěn)定性和固溶強(qiáng)化b） 二次硬化型超高強(qiáng)度鋼：提高韌性c） 馬氏體時(shí)效鋼：提高強(qiáng)韌性；Ni課保證馬氏體形成減少脆性斷裂，有利于馬氏體中沉淀相析出，保證鋼的良好塑性；彌散強(qiáng)化超高強(qiáng)度不銹鋼3)工具鋼刃具用鋼碳素刃具鋼合金刃具鋼高速鋼模具用鋼冷作模具鋼熱作模具鋼不銹鋼(促進(jìn)鈍化；奧氏體穩(wěn)定劑)鐵素體不銹鋼馬氏體不銹鋼奧氏體不銹鋼鐵素體-奧氏體不銹鋼奧氏體-馬氏體不銹鋼4.Si元素1)在工程構(gòu)建用鋼中(升高脆性轉(zhuǎn)折溫度；引起凝固脆性)碳素構(gòu)建用鋼低合金高強(qiáng)度鋼a)固溶強(qiáng)化效果較大調(diào)質(zhì)鋼（主加元素）a）提高鋼的淬透性，保證良好的綜合力學(xué)性能彈簧鋼a）提高淬透性，強(qiáng)化鐵素體，提高回火穩(wěn)定性（但容易引起脫碳，容易引起石墨化）滾動(dòng)軸承鋼a）提高淬透性滲碳鋼（其為主加元素）a）提高淬透性，使心部得到全部低碳馬氏體（非碳化物形成元素Si減少表層碳濃度，同時(shí)使碳化物呈長(zhǎng)條狀或網(wǎng)狀分布，引起應(yīng)力集中和缺口作用，使表面脆性增加）低碳馬氏體型結(jié)構(gòu)鋼超高強(qiáng)度鋼a） 低合金超高強(qiáng)度鋼：提高淬透性，回火穩(wěn)定性和固溶強(qiáng)化b） 二次硬化型超高強(qiáng)度鋼c） 馬氏體時(shí)效鋼d） 超高強(qiáng)度不銹鋼3）工具鋼刃具用鋼（少量Si,增加淬透性，減少熱處理變形，增加回火穩(wěn)定性）a） 碳素刃具鋼b） 合金刃具鋼：i.提高淬透性，強(qiáng)化馬氏體基體，提高回火穩(wěn)定性（但Si使剛在加熱時(shí)易脫碳和石墨化）c） 高速鋼模具用鋼a） 冷作模具鋼：提高回火穩(wěn)定性和回火溫度b） 熱作模具鋼：提高回火穩(wěn)定性；表面硬化處理，提高模具壽命6） 不銹鋼（促進(jìn)鈍化）鐵素體不銹鋼馬氏體不銹鋼（活性元素Si在晶界處偏析，降低機(jī)體耐蝕性）奧氏體不銹鋼鐵素體-奧氏體不銹鋼奧氏體-馬氏體不銹鋼5.Co元素1）在工程構(gòu)建用鋼中碳素構(gòu)建用鋼低合金高強(qiáng)度鋼調(diào)質(zhì)鋼彈簧鋼滾動(dòng)軸承鋼滲碳鋼（其為主加元素）a）非碳化物形成元素Co減少表層談濃度，降低滲層深度，減慢滲入速度低碳馬氏體型結(jié)構(gòu)鋼超高強(qiáng)度鋼a） 低合金超高強(qiáng)度鋼b） 二次硬化型超高強(qiáng)度鋼c） 馬氏體時(shí)效鋼：提高強(qiáng)韌性d） 超咼強(qiáng)度不銹鋼3）工具鋼A.刃具用鋼a） 碳素刃具鋼b） 合金刃具鋼c） 咼速鋼：提咼紅硬性Co提高熔點(diǎn)，使淬火溫度提高，使奧氏體中溶更多的合金元素，強(qiáng)化基體延緩回火時(shí)合金碳化物的析出，減慢碳化物長(zhǎng)大,細(xì)化碳化物而使鋼的二次硬化能力和紅硬性提m.Co形成CoW金屬間化合物，產(chǎn)生彌散強(qiáng)化，并阻止其他碳化物聚集長(zhǎng)大B.模具用鋼a） 冷作模具鋼b） 熱作模具鋼7）不銹鋼鐵素體不銹鋼馬氏體不銹鋼奧氏體不銹鋼鐵素體-奧氏體不銹鋼奧氏體-馬氏體不銹鋼6.Nb元素1）在工程構(gòu)建用鋼中（細(xì)化晶粒；加入Nb,將碳鋼中C、N元素以化合物形式固定下來(lái)而較少地溶入a-Fe中，從而減小應(yīng)變時(shí)效敏感性；形成強(qiáng)碳化物，阻止晶粒長(zhǎng)大，減小過(guò)熱敏感性）碳素構(gòu)建用鋼低合金高強(qiáng)度鋼a）微量Nb產(chǎn)生沉淀強(qiáng)化，細(xì)化晶粒，改善強(qiáng)韌性（但

其形成的碳化物在高溫軋制時(shí)可以溶解，此時(shí)細(xì)化晶粒

效果消失，Tk反而上升，故必須控制軋制溫度）C.微合金化低合金高強(qiáng)度鋼a）形成碳化物，氮化物，碳氮化合物，阻礙奧氏體晶粒長(zhǎng)大，細(xì)化晶粒b） 軋制時(shí)延遲奧氏體的再結(jié)晶c） 產(chǎn)生彌散強(qiáng)化（但Tk會(huì)提高，需采取補(bǔ)救措施）2） 機(jī)器零件用鋼調(diào)質(zhì)鋼彈簧鋼滾動(dòng)軸承鋼滲碳鋼低碳馬氏體型結(jié)構(gòu)鋼超高強(qiáng)度鋼a） 低合金超高強(qiáng)度鋼：提高淬透性，回火穩(wěn)定性和固溶強(qiáng)化b） 二次硬化型超高強(qiáng)度鋼c） 馬氏體時(shí)效鋼d） 超咼強(qiáng)度不銹鋼3）工具鋼A.刃具用鋼a） 碳素刃具鋼b） 合金刃具鋼:c）高速鋼i.作變質(zhì)劑，增加結(jié)晶核心，細(xì)化共晶碳化物，提高碳化物均勻性模具用鋼a） 冷作模具鋼b） 熱作模具鋼8）不銹鋼鐵素體不銹鋼馬氏體不銹鋼奧氏體不銹鋼鐵素體-奧氏體不銹鋼奧氏體-馬氏體不銹鋼7.Ti元素1）在工程構(gòu)建用鋼中（加入Ti,將碳鋼中C、N元素以化合物形式固定下來(lái)而較少地溶入a-Fe中，從而減小應(yīng)變時(shí)效敏感性；形成強(qiáng)碳化物，阻止晶粒長(zhǎng)大，減小過(guò)熱敏感性；減小凝固脆性）碳素構(gòu)建用鋼低合金高強(qiáng)度鋼a）微量Ti產(chǎn)生沉淀強(qiáng)化，細(xì)化晶粒，改善強(qiáng)韌性（但其形成的碳化物在高溫軋制時(shí)可以溶解，此時(shí)細(xì)化晶粒效果消失，Tk反而上升，故必須控制軋制溫度）C.微合金化低合金高強(qiáng)度鋼a）形成碳化物，氮化物，碳氮化合物，阻礙奧氏體晶粒長(zhǎng)大，細(xì)化晶粒b）軋制時(shí)延遲奧氏體的再結(jié)晶2）機(jī)器零件用鋼調(diào)質(zhì)鋼（輔加元素）a）碳化物形成元素，主要作用是細(xì)化晶粒，提高回火穩(wěn)定性和鋼的強(qiáng)韌性彈簧鋼滾動(dòng)軸承鋼滲碳鋼（促使表層含碳量增多）低碳馬氏體型結(jié)構(gòu)鋼超高強(qiáng)度鋼a） 低合金超高強(qiáng)度鋼b） 二次硬化型超高強(qiáng)度鋼c） 馬氏體時(shí)效鋼d） 超咼強(qiáng)度不銹鋼3）工具鋼A.刃具用鋼a） 碳素刃具鋼b） 合金刃具鋼：c） 高速鋼.作變質(zhì)劑，增加結(jié)晶核心，細(xì)化共晶碳化物，提高碳化物均勻性B.模具用鋼冷作模具鋼熱作模具鋼9)不銹鋼鐵素體不銹鋼馬氏體不銹鋼C奧氏體不銹鋼鐵素體-奧氏體不銹鋼奧氏體-馬氏體不銹鋼8.V元素1)在工程構(gòu)建用鋼中(細(xì)化晶粒；減少應(yīng)變時(shí)效敏感性)碳素構(gòu)建用鋼低合金高強(qiáng)度鋼a)微量V產(chǎn)生沉淀強(qiáng)化，細(xì)化晶粒，改善強(qiáng)韌性(但其形成的碳化物在高溫軋制時(shí)可以溶解，此時(shí)細(xì)化晶粒效果消失，Tk反而上升，故必須控制軋制溫度)C.微合金化低合金高強(qiáng)度鋼形成碳化物，氮化物，碳氮化合物，阻礙奧氏體晶粒長(zhǎng)大，細(xì)化晶粒軋制時(shí)延遲奧氏體的再結(jié)晶2）機(jī)器零件用鋼調(diào)質(zhì)鋼（輔加元素）a）碳化物形成元素，主要作用是細(xì)化晶粒，提高回火穩(wěn)定性和鋼的強(qiáng)韌性彈簧鋼a）防止鋼的過(guò)熱和脫碳；提高淬透性；細(xì)化晶粒，保證高溫下的高彈性極限和屈服極限滾動(dòng)軸承鋼a）提高回火穩(wěn)定性；高溫回火時(shí)產(chǎn)生二次硬化現(xiàn)象滲碳鋼a） 強(qiáng)碳化物形成元素V易使碳化物呈長(zhǎng)條狀或網(wǎng)狀分布，引起應(yīng)力集中和缺口作用，使表面脆性增加b） 使表層含碳量增多c） 阻礙奧氏體晶粒長(zhǎng)大，細(xì)化晶粒低碳馬氏體型結(jié)構(gòu)鋼超高強(qiáng)度鋼a） 低合金超高強(qiáng)度鋼b） 二次硬化型超高強(qiáng)度鋼c） 馬氏體時(shí)效鋼d） 超咼