通常情況下，鋼中的哪些合金元素對加工有利？哪些不利？

耶穌愛子 · 發(fā)表于 2010-1-26 16:53:05

成形極限 · 發(fā)表于 2010-1-26 20:05:50

記得當年上學(xué)時書上寫的是S Ca Pb

愛林158 · 發(fā)表于 2010-1-27 08:30:53

偶也想知道這個問題

古韻 · 發(fā)表于 2010-1-27 09:45:04

元素符號對組織的影響對性能的影響
Al 縮小γ相區(qū)，形成γ相圈；在α鐵及γ鐵中的最大溶解度分別為36%及0.6%，不形成碳化物，但與氮及氧親和力極強主要用來脫氧和細化晶粒。在滲碳鋼中促使形成堅硬耐蝕的滲碳層。含量高時，賦予鋼高溫抗氧化及耐氧化性介質(zhì)、H2S氣體的腐蝕作用。固溶強化作用大。在耐熱合金中，與鎳形成γ′相（Ni3Al），從而提高其熱強性。有促使石墨化傾向，對淬透性影響不顯著
As 縮小γ相區(qū)，形成γ相圈，作用與磷相似，在鋼中偏析嚴重含量不超過0.2%時，對鋼的一般力學(xué)性能影響不大，但增加回火脆性敏感性
B 縮小γ相區(qū)，但因形成Fe2B，不形成γ相圈。在α鐵及γ鐵中的最大溶解度分別為0.008%及0.02% 微量硼在晶界上阻抑鐵素體晶核的形成，從而延長奧氏體的孕育期，提高鋼的淬透性。但隨鋼中碳含量的增加，此種作用逐漸減弱以至完全消失
C 擴大γ相區(qū)，但因滲碳體的形成，不能無限固溶。在α鐵及γ鐵中的最大溶解度分別為0.02%及2.1% 隨含量的增加，提高鋼的硬度和強度，但降低其塑性和韌性
Co 無限固溶于γ鐵，在α鐵中的溶解度為76%。非碳化物形成元素有固溶強化作用，賦予鋼紅硬性，改善鋼的高溫性能和抗氧化及耐蝕的能力，為超硬高速鋼及高溫合金的重要合金化元素。提高鋼的MS點，降低鋼的淬透性
Cr 縮小γ相區(qū)，形成γ相圈，在α鐵中無限固溶，在γ鐵中的最大溶解度為12.5%，中等碳化物形成元素，隨鉻含量的增加，可形成（Fe，Cr）3C，（Cr ，F(xiàn)e）7C3，（Cr ，F(xiàn)e）23C6等碳化物增加鋼的淬透性并有二次硬化作用，提高高碳鋼的耐磨性。含量超過12%時，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，并增加鋼的熱強性。為不銹耐酸鋼及耐熱鋼的主要合金化元素。含量高時，易發(fā)生σ和475℃脆性
Cu 擴大γ相區(qū)，但不無限固溶；在α鐵及γ鐵中的最大溶解度分別約2%或8.5%。在724℃及700℃時，在α鐵中的溶解度劇降至0.68%及0.52% 當含量超過0.75%時，經(jīng)固溶處理和時效后可產(chǎn)生時效強化作用。含量低時，其作用與鎳相似，但較弱。含量較高時，對熱變形加工不利，如超過0.30%，在氧化氣氛中加熱，由于選擇性氧化作用，在表面將形成一富銅層，在高溫熔化并侵蝕鋼表面層的晶粒邊界，在熱變形加工時導(dǎo)致高溫銅脆現(xiàn)象。如鋼中同時含有超過銅含量1/3的鎳，則可避免此種銅脆的發(fā)生，如用于鑄鋼件則無上述弊病。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。Cu2%～3%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(yīng)力腐蝕的穩(wěn)定性
H 擴大γ相區(qū)，在奧氏體中的溶解度遠大于在鐵素體中的溶解度；而在鐵素體中的溶解度也隨溫度的下降而劇減氫易使鋼產(chǎn)生白點等不允許有的缺陷，也是導(dǎo)致焊縫熱影響區(qū)中發(fā)生冷裂的重要因素。因此，應(yīng)采取一切可能的措施降低鋼中的氫含量
Mn 擴大γ相區(qū)，形成無限固溶體。對鐵素體及奧氏體均有較強的固溶強化作用。為弱碳化物形成元素，進入滲碳體替代部分鐵原子，形成合金滲碳體與硫形成熔點較高的MnS，可防止因FeS而導(dǎo)致的熱脆現(xiàn)象。降低鋼的下臨界點，增加奧氏體冷卻時的過冷度，細化珠光體組織以改善其機械性能，為低合金鋼的重要合金化元素之一，并為無鎳及少鎳奧氏體鋼的主要奧氏體化元素。提高鋼的淬透性的作用強，但有增加晶粒粗化和回火脆性的不利傾向
Mo 縮小γ相區(qū)，形成γ相圈，在α鐵及γ鐵中的最大溶解度分別約4%及37.5%。強碳化物形成元素阻抑奧氏體到珠光體轉(zhuǎn)變的能力最強，從而提高鋼的淬透性，并為貝氏體高強度鋼的重要合金化元素之一。含量約0.5%時，能降低或抑止其他合金元素導(dǎo)致的回火脆性。在較高回火溫度下，形成彌漫分布的特殊碳化物，有二次硬化作用。提高鋼的熱強性和蠕變強度，含Mo2%～3%能增加耐蝕鋼抗有機酸及還原性介質(zhì)腐蝕的能力
N 擴大γ相區(qū)，但由于形成氮化鐵而不能無限固溶；在α鐵及γ鐵中的最大溶解度分別約0.1%及2.8%。不形成碳化物，氮與鋼中其他合金元素形成氮化物，如TiN，VN，AlN等有固溶強化和提高淬透性的作用，但均不太顯著。由于氮化物在晶界上析出，提高晶界高溫強度，從而增加鋼的蠕變強度。在奧氏體鋼中，可以取代一部分鎳。與鋼中其他元素化合，有沉淀硬化作用；對鋼抗腐蝕性能的影響不顯著，但鋼表面滲氮后，不僅增加其硬度和耐磨性能，也顯著改善其抗蝕性。在低碳鋼中，殘余氮會導(dǎo)致時效脆性
Nb 縮小γ相區(qū)，但由于拉氏相NbFe2的形成而不形成γ相圈；在α鐵及γ鐵中的最大溶解度分別約為1.8%及2.0%。強碳化物及氮化物形成元素部分元素進入固溶體，固溶強化作用很強。固溶于奧氏體時，顯著提高鋼的淬透性；但以碳化物及氧化物微細顆粒形態(tài)存在時，卻細化晶粒并降低鋼的淬透性。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，提高鋼的強度。由于細化晶粒的作用，提高鋼的沖擊韌性并降低其脆性轉(zhuǎn)折溫度。當含量大于碳含量的8倍時，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)對鋼的晶間腐蝕。由于固定鋼中的碳和沉淀硬化作用，可以提高熱強鋼的高溫性能，如蠕變強度等
Ni 擴大γ相區(qū)，形成無限固溶體，在α鐵中的最大溶解度約10%。不形成碳化物固溶強化及提高淬透性的作用中等。細化鐵素體晶粒，在強度相同的條件下，提高鋼的塑性和韌性，特別是低溫韌性。為主要奧氏體形成元素并改善鋼的耐蝕性能。與鉻、鉬等聯(lián)合使用，提高鋼的熱強性和耐蝕性，為熱強鋼及奧氏體不銹耐酸鋼的主要合金元素之一
O 縮小γ相區(qū)，但由于氧化鐵的形成，不形成γ相圈；在α鐵及γ鐵中的最大溶解度分別約為0.03%及0.003% 固溶于鋼中的數(shù)量極少，所以對鋼性能的影響并不顯著。超過溶解度部分的氧以各種夾雜的形式存在，對鋼塑性及韌性不利
P 縮小γ相區(qū)，形成γ相圈；在α鐵及γ鐵中的最大溶解度分別為2.8%及0.25%。不形成碳化物，但含量高時易形成Fe3P 固溶強化及冷作硬化作用極強；與銅聯(lián)合使用，提高低合金高強度鋼的耐大氣腐蝕性能，但降低其冷沖壓性能。與硫錳聯(lián)合使用，增加鋼的被切削性。在鋼中偏析嚴重。增加鋼的回火脆性及冷脆敏感性
Pb 基本上不溶于鋼中含量在0.2%左右并以極微小的顆粒存在時，能在不顯著影響其他性能的前提下，改善鋼的被切削性
RE 包括元素周期表ⅢB族中鑭系元素及釔和鈧，共17個元素。它們都縮小γ相區(qū)，除鑭外，都由于中間化合物的形成而不形成γ相圈；它們在鐵中的溶解度都很低，如鈰和釹的溶解度都不超過0.5%。它們在鋼中，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。它們和氧、硫、磷、氮、氫的親和力很強，和砷、銻、鉛、鉍、錫等也都能形成熔點較高的化合物有脫氣、脫硫和消除其他有害雜質(zhì)的作用。還改善夾雜物的形態(tài)和分布，改善鋼的鑄態(tài)組織，從而提高鋼的質(zhì)量。0.2%的稀土加入量可以提高鋼的抗氧化性、高溫強度及蠕變強度；也可以較大幅度地提高不銹耐酸鋼的耐蝕性
S 縮小γ相區(qū)，因有FeS的形成，未能形成γ相圈。在鐵中溶解度很小，主要以硫化物的形式存在提高硫和錳的含量，可以改善鋼的被切削性。在鋼中偏析嚴重，惡化鋼的質(zhì)量。如以熔點較低的FeS的形式存在時，將導(dǎo)致鋼的熱脆現(xiàn)象。為了防止因硫?qū)е碌臒岽鄳?yīng)有足夠的錳，使形成熔點較高的MnS。硫含量偏高，焊接時由于SO2的產(chǎn)生，將在焊縫金屬內(nèi)形成氣孔和疏松
Si 縮小γ相區(qū)，形成γ相圈；在α鐵及γ鐵中的溶解度分別為18.5%及2.15%。不形成碳化物為常用的脫氧劑。對鐵素體的固溶強化作用僅次于磷，提高鋼的電阻率，降低磁滯損耗，對磁導(dǎo)率也有所改善，為硅鋼片的主要合金化元素。提高鋼的淬透性和抗回火性，對鋼的綜合力學(xué)性能，特別是彈性極限有利。還可增強鋼在自然條件下的耐蝕性。為彈簧鋼和低合金高強度鋼中常用的合金元素。含量較高時，對鋼的焊接性不利，因焊接時飛濺較嚴重，有損焊縫質(zhì)量，并易導(dǎo)致冷脆；對中高碳鋼回火時易產(chǎn)生石墨化
Ti 縮小γ相區(qū)，形成γ相圈；在α鐵及γ鐵中的最大溶解度分別約為7%及0.75%，系最強的碳化物形成元素，與氮的親和力也極強固溶狀態(tài)時，固溶強化作用極強，但同時降低固溶體的韌性。固溶于奧氏體中提高鋼淬透性的作用很強，但化合鈦，由于其細微顆粒形成新相的晶核從而促進奧氏體分解，降低鋼的淬透性。提高鋼的回火穩(wěn)定性，并有二次硬化作用。含量高時析出彌散分布的拉氏相TiFe2，而產(chǎn)生時效強化作用。提高耐熱鋼的抗氧化性和熱強性，如蠕變和持久強度。在高鎳含鋁合金中形成γ′相〔Ni3（Al，Ti）〕，彌散析出，提高合金的熱強性，有防止和減輕不銹耐酸鋼晶間和應(yīng)力腐蝕的作用。由于細化晶粒和固定碳，對鋼的焊接性有利
V 縮小γ相區(qū)，形成γ相圈；在α鐵中無限固溶，在γ鐵中的最大溶解度約1.35%。強碳化物及氮化物形成元素固溶于奧氏體中可提高鋼的淬透性；但以化合物狀態(tài)存在的釩，由于這類化合物的細小顆粒形成新相的晶核，將降低鋼的淬透性。增加鋼的回火穩(wěn)定性并有強烈的二次硬化作用。有細化晶粒作用，所以對低溫沖擊韌度有利。碳化釩是金屬碳化物中最硬最耐磨的，可提高工具鋼的使用壽命。釩通過細小碳化物顆粒的彌散分布可以提高鋼的蠕變和持久強度。釩、碳含量比大于5.7時可防止或減輕介質(zhì)對不銹耐酸鋼的晶間腐蝕，并大大提高鋼抗高溫高壓氫腐蝕的能力，但對鋼高溫抗氧化不利

耶穌愛子 · 發(fā)表于 2010-1-27 14:31:18

我對上面的東西看的不懂，我就想知道通常情況哪些合金元素對加工有利哪些不利。

耶穌愛子 · 發(fā)表于 2010-2-24 09:25:04

有害：Cr、Ni、V、Mo、W、Mn、Si、Al
有利：S、Se、Pb、Bi、Ca、P

gaolaodajiayou · 發(fā)表于 2010-2-26 10:56:59

1、硅在鋼中的作用:
(1)提高鋼中固溶體的強度和冷加工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、屈服極限和屈強比,這是一般彈簧鋼。
(3)耐腐蝕性。硅的質(zhì)量分數(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，表面也將形成一層SiO2薄膜，從而提高鋼在高溫時的抗氧化性。
缺點：（4）使鋼的焊接性能惡化。
2、錳在鋼中的作用
（1）錳提高鋼的淬透性。
（2）錳對提高低碳和中碳珠光體鋼的強度有顯著的作用。
（3）錳對鋼的高溫瞬時強度有所提高。
錳鋼的主要缺點是，①含錳較高時，有較明顯的回火脆性現(xiàn)象；②錳有促進晶粒長大的作用，因此錳鋼對過熱較敏感t在熱處理工藝上必須注意。這種缺點可用加入細化晶粒元素如鉬、釩、鈦等來克服：⑧當錳的質(zhì)量分數(shù)超過1％時，會使鋼的焊接性能變壞，④錳會使鋼的耐銹蝕性能降低。
3、鉻在鋼中的作用
（1）鉻可提高鋼的強度和硬度。
（2）鉻可提高鋼的高溫機械性能。
（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：①鉻是顯著提高鋼的脆性轉(zhuǎn)變溫度②鉻能促進鋼的回火脆性。
4、鎳在鋼中的作用
（1）可提高鋼的強度而不顯著降低其韌性。
（2）鎳可降低鋼的脆性轉(zhuǎn)變溫度，即可提高鋼的低溫韌性。
（3）改善鋼的加工性和可焊性。
（4）鎳可以提高鋼的抗腐蝕能力，不僅能耐酸，而且能抗堿和大氣的腐蝕。
5、鉬在鋼中的作用
（1）鉬對鐵素體有固溶強化作用。
（2）提高鋼熱強性
（3）抗氫侵蝕的作用。
（4）提高鋼的淬透性。
缺點：鉬的主要不良作用是它能使低合金鉬鋼發(fā)生石墨化的傾向。
6、鎢在鋼中的作用
(1) 提高強度
（2）提高鋼的高溫強度。
（3）提高鋼的抗氫性能。
（4）是使鋼具有熱硬性。因此鎢是高速工具鋼中的主要合金元素。
7、釩在鋼中的作用
(1)熱強性。
（2）釩能顯著地改善普通低碳低合金鋼的焊接性能。（Mn相反）
8、鈦在鋼中的作用
（1）鈦能改善鋼的熱強性，提高鋼的抗蠕變性能及高溫持久強度；
（2）并能提高鋼在高溫高壓氫氣中的穩(wěn)定性。使鋼在高壓下對氫的穩(wěn)定性高達600℃以上，在珠光體低合金鋼中，鈦可阻止鉬鋼在高溫下的石墨化現(xiàn)象。因此，鈦是鍋爐高溫元件所用的熱強鋼中的重要合金元素之一。
9、鈮在鋼中的作用
（1）鈮和碳、氮、氧都有極強的結(jié)合力，并與之形成相應(yīng)的極為穩(wěn)定的化合物，因而能細化晶粒，降低鋼的過熱敏感性和回火脆性。
(2)有極好的抗氫性能。（注：鉬、釩、鈦、鈮都能細化晶粒）
(3)鈮能提高鋼的熱強性（鈦也可提高熱強性）
10、硼在鋼中的作用；
（1）提高鋼的淬透性。
（2）提高鋼的高溫強度。強化晶界的作用。
11、鋁在鋼中的作用
(1)用作煉鋼時的脫氧定氮劑，細化晶粒，抑制低碳鋼的時效，改善鋼在低溫時的韌性，特別是降低了鋼的脆性轉(zhuǎn)變溫度；
(2)提高鋼的抗氧化性能。曾對鐵鋁合金的抗氧化性進行了較多的研究；4％AI即可改變氧化皮的結(jié)構(gòu)，加入6％A1可使鋼在980C以下具有抗氧化性。當鋁和鉻配合并用時，其抗氧化性能有更大的提高。例如，含鐵50％一55％、鉻30％一35％、鋁10％一15％的合金，在1 400C高溫時，仍具有相當好的抗氧化性。由于鋁的這一作用，近年來，常把鋁作為合金元素加入耐熱鋼中。
(3)此外，鋁還能提高對硫化氫和V2O5的抗腐蝕性。
缺點：①脫氧時如用鋁量過多，將促進鋼的石墨化傾向。②當含鋁較高時．其高溫強度和韌性較低。

耶穌愛子 · 發(fā)表于 2010-3-1 13:20:24

多謝指點。

shunchengyang · 發(fā)表于 2010-3-2 08:03:58

不錯，收藏學(xué)習(xí)。

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