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合金鋼

 新用戶1909nhLx 2023-04-17 發(fā)布于上海

合金鋼 alloy steel 里除鐵、外,加入其他的合金元素,就叫合金鋼。 在普通碳素鋼基礎(chǔ)上添加適量的一種或多種合金元素而構(gòu)成的鐵碳合金。根據(jù)添加元素的不同,并采取適當(dāng)?shù)募庸すに嚕色@得高強(qiáng)度、高韌性、耐磨、耐腐蝕、耐低溫、耐高溫、無(wú)磁性等特殊性能。

基本信息

  • 中文名

    合金鋼

  • 外文名

    Alloy steel

 
  • 類(lèi)型

    鋼材

  • 歷史

    有一百多年的歷史

目錄

1產(chǎn)生發(fā)展

2合金元素

3種類(lèi)劃分

4主要區(qū)別

5重要作用

6相關(guān)影響

折疊編輯本段產(chǎn)生發(fā)展

合金鋼合金鋼合金鋼已有一百多年的歷史了。工業(yè)上較多地使用合金鋼材大約是在19世紀(jì)后半期。當(dāng)時(shí)由于鋼的生產(chǎn)量和使用量不斷增大,機(jī)械制造業(yè)需要解決鋼的加工切削問(wèn)題,1868年英國(guó)人馬希特(R.F.Mushet)發(fā)明了成分為2.5%Mn-7%W的自硬鋼,將切削速度提高到5米/分。隨著商業(yè)和運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展,1870年在美國(guó)用鉻鋼(1.5~2.0%Cr)在密西西比河上建造了跨度為 158.5米的大橋;由于加工構(gòu)件時(shí)發(fā)生困難,稍后,一些工業(yè)國(guó)家改用鎳鋼(3.5%Ni)建造大跨度的橋梁。與此同時(shí),一些國(guó)家還將鎳鋼用于修造軍艦。隨著工程技術(shù)的發(fā)展,要求加快機(jī)械的轉(zhuǎn)動(dòng)速度,1901年在西歐出現(xiàn)了高碳鉻滾動(dòng)軸承鋼。1910年又發(fā)展出了18W-4Cr-1V型的高速工具鋼,進(jìn)一步把切削速度提高到30米/分??梢?jiàn)合金鋼的問(wèn)世和發(fā)展,是適應(yīng)了社會(huì)生產(chǎn)力發(fā)展的要求,特別是和機(jī)械制造、交通運(yùn)輸和軍事工業(yè)的需要分不開(kāi)的。

合金鋼合金鋼20世紀(jì)20年代以后,由于電弧爐煉鋼法被推廣使用,為合金鋼的大量生產(chǎn)創(chuàng)造了有利條件。化學(xué)工業(yè)和動(dòng)力工業(yè)的發(fā)展,又促進(jìn)了合金鋼品種的擴(kuò)大,于是不銹鋼和耐熱鋼在這段期間問(wèn)世了。1920年德國(guó)人毛雷爾 (E.Maurer) 發(fā)明了18-8型不銹耐酸鋼,1929年在美國(guó)出現(xiàn)了Fe-Cr-Al電阻絲,到1939年德國(guó)在動(dòng)力工業(yè)開(kāi)始使用奧氏體耐熱鋼。第二次世界大戰(zhàn)以后至60年代,主要是發(fā)展高強(qiáng)度鋼和超高強(qiáng)度鋼的時(shí)代,由于航空工業(yè)和火箭技術(shù)發(fā)展的需要,出現(xiàn)了許多高強(qiáng)度鋼和超高強(qiáng)度鋼新鋼種,如沉淀硬化型高強(qiáng)度不銹鋼和各種低合金高強(qiáng)度鋼等是其代表性的鋼種。60年代以后,許多冶金新技術(shù),特別是爐外精煉技術(shù)被普遍采用,合金鋼開(kāi)始向高純度、高精度和超低碳的方向發(fā)展,又出現(xiàn)了馬氏體時(shí)效鋼、超純鐵素體不銹鋼等新鋼種。目前國(guó)際上使用的有上千個(gè)合金鋼鋼號(hào),數(shù)萬(wàn)個(gè)規(guī)格,合金鋼的產(chǎn)量約占鋼總產(chǎn)量的10%,是國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和國(guó)防建設(shè)大量使用的重要金屬材料。

折疊編輯本段合金元素

合金鋼的主要合金元素有硅、、鉻、鎳、鉬、、鈦、鈮、、、、、稀土等。其中釩、鈦、鈮、鋯等在鋼中是強(qiáng)碳化物形成元素,只要有足夠的碳,在適當(dāng)條件下,就能形成各自的碳化物,當(dāng)缺碳或在高溫條件下,則以原子狀態(tài)進(jìn)入固溶體中;錳、鉻、鎢、鉬為碳化物形成元素,其中一部分以原子狀態(tài)進(jìn)入固溶體中,另一部分形成置換式合金滲碳體;鋁、銅、鎳、鈷、硅等是不形成碳化物元素,一般以原子狀態(tài)存在于固溶體中。

折疊編輯本段種類(lèi)劃分

折疊一般分類(lèi)

合金鋼合金鋼合金鋼種類(lèi)很多,通常按合金元素含量多少分為低合金鋼(含量<5%),中合金鋼(含量5%~10%),高合金鋼(含量>10%);按質(zhì)量分為優(yōu)質(zhì)合金鋼、特質(zhì)合金鋼;按特性和用途又分為合金結(jié)構(gòu)鋼、不銹鋼、耐酸鋼、耐磨鋼、耐熱鋼、合金工具鋼、滾動(dòng)軸承鋼、合金彈簧鋼和特殊性能鋼(如軟磁鋼、永磁鋼、無(wú)磁鋼)等。

在鋼中除含鐵、碳和少量不可避免的硅、錳、磷、硫元素以外,還含有一定量的合金元素,鋼中的合金元素有硅、錳、鉬、鎳、硌、礬、鈦、鈮、硼、鉛、稀土等其中的一種或幾種,這種鋼叫合金鋼。各國(guó)的合金鋼系統(tǒng),隨各自的資源情況、生產(chǎn)和使用條件不同而不同,國(guó)外以往曾發(fā)展鎳、硌鋼系統(tǒng),我國(guó)則發(fā)現(xiàn)以硅、錳、釩、鈦、鈮、硼、鉛、稀土為主的合金鋼系統(tǒng) 合金鋼在鋼的總產(chǎn)量中約占百分之十幾,一般是在電爐中冶煉的按用途可以把合金鋼分為8大類(lèi),它們是:合金結(jié)構(gòu)鋼、彈簧鋼、軸承鋼、合金工具鋼、高速工具鋼、不銹鋼、耐熱不起皮鋼,電工用硅鋼。

調(diào)質(zhì)鋼 1.中碳型合金鋼,合金元素含量較低;2.強(qiáng)度較高;3.用于高溫螺栓、螺母材料等。

彈簧鋼 1、含碳量比調(diào)質(zhì)鋼高;2經(jīng)調(diào)質(zhì)處理,強(qiáng)度較高 抗疲勞強(qiáng)度較高;3用于彈簧材料。

滾動(dòng)軸承鋼 1高碳型合金鋼,合金含量較高;2具有高而均勻的硬度和耐磨性;3用于滾動(dòng)軸承。

合金工具鋼 量具鋼 1高碳型合金鋼,合金元素含量較低;2具有高的硬度和耐磨性,機(jī)加工性能好,穩(wěn)定性好;3用于量具材料。

特殊性能鋼 不銹鋼1低碳高合金鋼;2抗腐蝕性好;3用于抗腐蝕、部分可做耐熱材料。

耐熱鋼 1低碳高合金鋼;2耐熱性能好;3用于耐熱材料、部分可做抗腐蝕材料。

低溫鋼1低碳合金鋼,根據(jù)耐低溫程度合金元素有高有低;2抗低溫性好;3用于低溫材料(專(zhuān)用鋼為鎳鋼)。

折疊傾向分類(lèi)

合金鋼根據(jù)各種元素在鋼中形成碳化物的傾向,可分為三類(lèi):合金鋼合金鋼①?gòu)?qiáng)碳化物形成元素,如釩、鈦、鈮、鋯等。

這類(lèi)元素只要有足夠的碳,在適當(dāng)?shù)臈l件下,就形成各自的碳化物;僅在缺碳或高溫的條件下,才以原子狀態(tài)進(jìn)入固溶體中。

②碳化物形成元素,如錳、鉻、鎢、鉬等。這類(lèi)元素一部分以原子狀態(tài)進(jìn)入固溶體中,另一部分形成置換式合金滲碳體,如(Fe,Mn)3C、(Fe,Cr)3C等,如果含量超過(guò)一定限度(除錳以外),又將形成各自的碳化物,如(Fe,Cr)7C3、(Fe,W)6C等。

③ 不形成碳化物元素,如硅、鋁、銅、鎳、鈷等。這類(lèi)元素一般以原子狀態(tài)存在于奧氏體、鐵素體等固溶體中。合金元素中一些比較活潑的元素,如鋁、錳、硅、鈦、鋯等,極易和鋼中的氧和氮化合,形成穩(wěn)定的氧化物和氮化物,一般以?shī)A雜物的形態(tài)存在于鋼中。錳、鋯等元素也和硫形成硫化物夾雜。鋼中含有足夠數(shù)量的鎳、鈦、鋁、鉬等元素時(shí)能形成不同類(lèi)型的金屬間化合物。有的合金元素如銅、鉛等,如果含量超過(guò)它在鋼中的溶解度,則以較純的金屬相存在。

鋼的性能取決于鋼的相組成,相的成分和結(jié)構(gòu),各種相在鋼中所占的體積組分和彼此相對(duì)的分布狀態(tài)。合金元素是通過(guò)影響上述因素而起作用的。對(duì)鋼的相變點(diǎn)的影響 主要是改變鋼中相變點(diǎn)的位置,大致可以歸納為以下三個(gè)方面:

①改變相變點(diǎn)溫度。一般來(lái)說(shuō),擴(kuò)大γ相(奧氏體)區(qū)的元素,如錳、鎳、碳、氮、銅、鋅等,使A3點(diǎn)溫度降低,A4點(diǎn)溫度升高;相反,縮小γ相區(qū)的元素,如鋯、硼、硅、磷、鈦、釩、鉬、鎢、鈮等,則使A3點(diǎn)溫度升高,A4點(diǎn)溫度降低。惟有鈷使A3和A4點(diǎn)溫度均升高。鉻的作用比較特殊,含鉻量小于7%時(shí)使A3點(diǎn)溫度降低,大于7%時(shí)則使A3點(diǎn)溫度提高。

②改變共析點(diǎn)S的位置??s小γ相區(qū)的元素,均使共析點(diǎn)S溫度升高;擴(kuò)大γ相區(qū)的元素,則相反。此外幾乎所有合金元素均降低共析點(diǎn)S的含碳量,使S點(diǎn)向左移。不過(guò)碳化物形成元素如釩、鈦、鈮等(也包括鎢、鉬),在含量高至一定限度以后,則使S點(diǎn)向右移。

③改變?chǔ)孟鄥^(qū)的形狀、大小和位置。這種影響較為復(fù)雜,一般在合金元素含量較高時(shí),能使之發(fā)生顯著改變。例如鎳或錳含量高時(shí),可使γ相區(qū)擴(kuò)展至室溫以下,使鋼成為單相的奧氏體組織;而硅或鉻含量高時(shí),則可使γ相區(qū)縮得很小甚至完全消失,使鋼在任何溫度下都是鐵素體組織。

折疊編輯本段主要區(qū)別

合金鋼焊條合金鋼與碳鋼相比含有較多其他元素

合金鋼是指鋼中除含硅和錳作為合金元素或脫氧元素外,還含有其他合金元素(如鉻、鎳 、鉬、釩、鈦、銅、鎢、鋁、鈷、鈮、鋯和其他元素等),有的還含有某些非金屬元素(如硼、氮等)的鋼。根據(jù)鋼中合金元素含量的多少,又可分為低合金鋼,中合金鋼和高合金鋼。

而碳鋼主要指力學(xué)性能取決于鋼中的碳含量,而一般不添加大量的合金元素的鋼,有時(shí)也稱(chēng)為普碳鋼或碳素鋼。

碳鋼也叫碳素鋼,含碳量WC小于2%的鐵碳合金。碳鋼除含碳外一般還含有少量的硅、錳、硫、磷 按用途可以把碳鋼分為碳素結(jié)構(gòu)鋼、碳素工具鋼和易切削結(jié)構(gòu)鋼三類(lèi)。碳素結(jié)構(gòu)鋼又分為建筑結(jié)構(gòu)鋼和機(jī)器制造結(jié)構(gòu)鋼兩種 按含碳量可以把碳鋼分為低碳鋼(WC ≤ 0.25%),中碳鋼(WC0.25%——0.6%)和高碳鋼(WC>0。6%) 按磷、硫含量可以把碳素鋼分為普通碳素鋼(含磷、硫較高)、優(yōu)質(zhì)碳素鋼(含磷、硫較低)和高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼(含磷、硫更低) 一般碳鋼中含碳量較高則硬度越高,強(qiáng)度也越高,但塑性較低。

折疊編輯本段重要作用

1、碳(C):鋼中含碳量增加,屈服點(diǎn)和抗拉強(qiáng)度升高,但塑性和沖合金鋼合金鋼擊性降低,當(dāng)碳含量超過(guò)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(guò)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(guò)程中加硅作為還原劑和脫氧劑,所以鎮(zhèn)靜鋼含有0.15-0.30%的硅。如果鋼中含硅量超過(guò)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1.0-1.2%的硅,強(qiáng)度可提高15-20%。硅和鉬、鎢、鉻等結(jié)合,有提高抗腐蝕性和抗氧化的作用,可制造耐熱鋼。含硅1-4%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(guò)程中,錳是良好的脫氧劑和脫硫劑,一般鋼中含錳0.30-0.50%。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11-14%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?,降低耐腐蝕性。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(chēng)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(chēng)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淬火而引起的脆性。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(guò)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(guò)0.5%塑性顯著降低。當(dāng)銅含量小于0.50%對(duì)焊接性無(wú)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。

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(chēng)稀土。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。

折疊編輯本段相關(guān)影響

合金鋼合金鋼鋼加熱時(shí)的主要固態(tài)相變是非奧氏體相向奧氏體相的轉(zhuǎn)變,即奧氏體化的過(guò)程。整個(gè)過(guò)程都和碳的擴(kuò)散有關(guān)。合金元素中,非碳化物形成元素如鎳、鈷等,降低碳在奧氏體中的激活能,增加奧氏形成的速度;而強(qiáng)碳化物形成元素如釩、鈦、鎢等,強(qiáng)烈妨礙碳在鋼中的擴(kuò)散,顯著減慢奧氏體化的過(guò)程。鋼冷卻時(shí)的相變是指過(guò)冷奧氏體的分解,包括珠光體轉(zhuǎn)變(共析分解)、貝氏體相變及馬氏體相變。由于鋼中大都存在幾種合金元素的相互作用,致使對(duì)鋼冷卻時(shí)相變的影響也復(fù)雜得多。僅舉合金元素對(duì)過(guò)冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線的影響為例,大多數(shù)合金元素,除鈷和鋁外,均起減緩?qiáng)W氏體等溫分解的作用,但各類(lèi)元素所起的作用有所不同。不形成碳化物的(如硅、磷、鎳、銅)和少量的碳化物形成元素(如釩、鈦、鉬、鎢),對(duì)奧氏體到向珠光體的轉(zhuǎn)變和向貝氏體的轉(zhuǎn)變的影響差異不大,因而使轉(zhuǎn)變曲線向右推移。

碳化物形成元素(如釩、鈦、鉻、鉬、鎢)如果含量較多,將使奧氏體向珠光體的轉(zhuǎn)變顯著推遲,但對(duì)奧氏體向貝氏體的轉(zhuǎn)變的推遲并不顯著,因而使這兩種轉(zhuǎn)變的等溫轉(zhuǎn)變曲線從“鼻子”處分離,而形成兩個(gè) C形。當(dāng)這類(lèi)元素增加到一定程度時(shí),在這兩個(gè)轉(zhuǎn)變區(qū)域的中間還將出現(xiàn)過(guò)冷奧氏體的亞穩(wěn)定區(qū)。合金元素對(duì)馬氏體轉(zhuǎn)變溫度Ms (起始轉(zhuǎn)變溫度)和Mn (終了轉(zhuǎn)變溫度)的影響也很顯著,大部分元素均使Ms和Mn點(diǎn)降低,其中以碳的影響最大,其次為錳、釩、鉻等;但鈷和鋁則使Ms和Mn點(diǎn)升高。

對(duì)鋼的晶粒度和淬透性的影響 影響奧氏體晶粒度的因素很多。鋼的脫氧和合金化情況均與“奧氏體本質(zhì)晶粒度”有關(guān)。一般來(lái)說(shuō),一些不形成碳化物的元素,如鎳、硅、銅、鈷等,阻止奧氏體晶粒長(zhǎng)大的作用較弱,而錳、磷則有促進(jìn)晶粒長(zhǎng)大的傾向。碳化物形成元素如鎢、鉬、鉻等,對(duì)阻止奧氏體晶粒長(zhǎng)大起中等作用。強(qiáng)碳化物形成元素如釩、鈦、鈮、鋯等,強(qiáng)烈地阻止奧氏體晶粒長(zhǎng)大,起細(xì)化晶粒作用。鋁雖然屬于不形成碳化物元素,但卻是細(xì)化晶粒和控制晶粒開(kāi)始粗化溫度的最常用的元素。

鋼的淬透性(見(jiàn)淬火)高低主要取決于化學(xué)成分和晶粒度。除鈷和鋁等元素外,大部分合金元素溶入固溶體后都不同程度地抑制過(guò)冷奧氏體向珠光體和貝氏體的相變,增加獲得馬氏體組織的數(shù)量,即提高鋼的淬透性。一些碳化物形成元素,如釩、鈦、鋯、鎢等,如果形成碳化物而固定了鋼中的碳,反而會(huì)降低淬透性,易使晶粒粗化的元素如錳,能提高淬透性;使晶粒細(xì)化的元素如鋁,則降低淬透性。硼是顯著影響淬透性的元素,合金鋼中即使只含十萬(wàn)分之一的硼,也能顯著提高鋼的淬透性。但硼的這種影響僅對(duì)低、中碳鋼有效,對(duì)高碳鋼完全無(wú)效。

對(duì)鋼的力學(xué)性能和回火性能的影響 鋼的性能取決于鐵的固溶體和碳化物各自性能以及它們相對(duì)分布的狀態(tài)。合金元素對(duì)鋼的力學(xué)性能的影響也與此有關(guān)。固溶于鐵素體中的合金元素,起固溶強(qiáng)化作用,使強(qiáng)度和硬度提高,但同時(shí)使韌性和塑性相對(duì)地降低。其中以磷和硅的固溶強(qiáng)化作用最顯著,而硅對(duì)韌性的影響也最嚴(yán)重。少量的錳、鉻或鎳,反而對(duì)鐵素體的韌性有一定提高。

調(diào)質(zhì)鋼的韌性-脆性轉(zhuǎn)變溫度是評(píng)價(jià)力學(xué)性能的一項(xiàng)重要指標(biāo)。①提高轉(zhuǎn)變溫度的元素有 B、P、C、Si、Cu、Mo、Cr;②降低轉(zhuǎn)變溫度的元素有Ni、Mn;③少量時(shí)提高、多量時(shí)降低轉(zhuǎn)變溫度的元素有Ti、V;④少量時(shí)降低、多量時(shí)提高轉(zhuǎn)變溫度的元素有Al。

合金鋼的回火穩(wěn)定性比碳素鋼好,這是由于合金元素在回火時(shí)阻礙了鋼中原子的擴(kuò)散,因而在同樣溫度下,起到延遲馬氏體分解和抗回火軟化的作用。對(duì)合金鋼的回火穩(wěn)定性影響比較顯著的為:釩、鎢、鈦、鉻、鉬、鈷、硅等元素;影響不明顯的為:鋁、錳、鎳等元素??梢钥吹?,碳化物形成元素,對(duì)回火軟化的延遲作用特別顯著。鈷和硅雖屬不形成碳化物元素,但它們對(duì)滲碳體晶核的形成和長(zhǎng)大,有強(qiáng)烈的延遲作用,因此,也有延遲回火軟化的作用。各種合金元素對(duì)回火脆性影響的程度是不同的。定性地說(shuō),錳、鉻、氮、磷、釩、銅、鎳等均有促進(jìn)回火脆性的傾向。鉬的作用較特殊,它加入已有回火脆性的合金鋼(例如含錳、鉻等)中,能顯著地降低回火脆性傾向;若單獨(dú)加入普通碳素鋼中,則成為促進(jìn)回火脆性傾向的元素。鎢的作用與鉬相似,但對(duì)回火脆性的影響尚未十分確定。

對(duì)鋼的焊接性和被切削性的影響 焊接性和被切削性是衡量鋼的工藝性能好壞的主要方面。凡能提高淬透性的合金元素均對(duì)鋼的焊接性不利。因?yàn)樵诤缚p熱影響區(qū)靠近熔合線一側(cè)冷卻時(shí)易形成馬氏體等硬脆組織,有導(dǎo)致開(kāi)裂的危險(xiǎn)。另一方面,熱影響區(qū)靠近熔合線處的晶粒因受高熱容易粗化,因此,合金鋼中含有可使晶粒細(xì)化的元素如鈦、釩等是有益的。硅含量高,焊接時(shí)會(huì)發(fā)生嚴(yán)重噴濺。硫含量高容易產(chǎn)生熱裂,同時(shí)會(huì)逸出二氧化硫氣體,在焊接金屬內(nèi)形成氣孔和疏松。磷含量高容易導(dǎo)致冷裂。

鋼中加入適量的硫、鉛等元素可改善鋼的被切削性(見(jiàn)易切削鋼)。合金鋼中的合金元素一般會(huì)使鋼的硬度增加,因而增高切削抗力,加劇刀具磨損。通過(guò)改變鋼的基體組織、夾雜物的種類(lèi)、數(shù)量和形狀可以影響鋼的被切削性。對(duì)鋼的耐蝕性能的影響 鉻是不銹耐酸鋼和耐熱鋼的主要合金元素。合金鋼中含鉻量若達(dá)到12%左右,在鋼的表面便形成致密的鉻的氧化物,使鋼在氧化性介質(zhì)中的耐蝕性發(fā)生突變而大大提高。鉻、鋁、硅等元素,能提高鋼的抗氧化性和抗高溫氣體的腐蝕性能,但過(guò)量的鋁和硅則會(huì)使鋼的熱塑性變壞。鎳主要用來(lái)形成和穩(wěn)定奧氏體組織,使鋼獲得良好的力學(xué)性能、耐蝕性能和工藝性能。鉬能使不銹耐酸鋼很快鈍化,提高對(duì)含有氯離子的溶液及其他非氧化性介質(zhì)的耐蝕能力。鈦、鈮通常用來(lái)固定合金鋼中的碳,使它生成穩(wěn)定的碳化物,以減輕碳對(duì)合金鋼耐蝕性能的有害作用。銅和磷配合使用時(shí),可提高鋼的耐大氣腐蝕性能。

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