合金元素在钢中的主要作用
§5－1 合金元素在钢中的主要作用
教学过程
一、复习提问：
碳素钢的性能特点
二、新课教学：
合金元素在钢中的主要作用（强化铁素体、形成合金碳化物、细化晶粒、提高钢的淬透性、提高钢的回火稳定性）
三、课后小结：
合金钢与碳素钢的区别
四、作业安排：
练习册P23，一、1、2；二、1、2、4；三、6
五、板书设计（见下页）：
六、教学后记：
§5－1 合金元素在钢中的主要作用
1、定义：为改善钢的性能，在冶炼时有目的地加入一种或几种合金元素的钢。
2、含碳量：＜2.11%。
3、常用元素： Cr铬、Ni镍、Mo钼、W钨、V钒、Ti钛、Al铝、B硼、Nb铌、Nd钕。
4、合金元素的影响：
可以得到所需的力学性能，用于重要零件；
特殊物理（熔点、磁性）、化学（耐热、耐腐蚀）性能；
特殊工艺性能（焊接、热处理）；
使C曲线右移，淬透性提高。
一、强化铁素体（除铅外）：
1、存在形式：
大多数合金元素溶于α-Fe，形成合金铁素体。
2、作用：
3、对韧性的影响：
Si＜1.0%、Mn＜1.5%，F韧性不下降，超过此量，则F韧性下降。
Cr≤2%、Ni≤5%，明显强化F，提高F韧性。
二、形成合金碳化物：
1、存在形形式（合金元素与碳亲和力不同）：
（1）非碳化物形成元素：镍、钴、铜、硅、铝、硼，不形成碳化物，溶于F 和A ，形成合金F 和合金A 。
（2）弱碳化物形成元素：Mn 锰，与碳亲和力弱，大部分溶于F 或A ，少部分溶于Cm ，形成合金渗碳体。
（3）中碳化物形成元素：Cr 铬、Mo 钼、W 钨，和碳亲和力强，形成合金渗碳体，硬度提高，明显提高低合金钢强度，组织比Cm 稳定。
（4）强碳化物形成元素：V 钒、Nb 铌、Ti 钛，与碳形成特殊碳化物，比合金Cm 有更高的熔点、硬度和耐磨性，组织更稳定。 2、作用：
碳化物种类、性能、在钢中分布状态，直接影响钢的性能、热处理相变。 如果碳化物以弥散状分布，则强度↑、硬度↑、耐磨性↑，对工具钢有重要意义。 三、细化晶粒（除Mn 外）： 1、元素作用：
Mn 使晶粒长大倾向增大，即过热。 其他元素加热时抑制A 长大，降低长大速度
V 、Nb 、Ti 形成的碳化物，铝在钢中形成的AlN 、Al2O3细小质点，相当于孕育剂，增加形核率。 2、结果：
细化晶粒，使强度↑、韧性↑。使晶粒细化。 四、提高钢的淬透性(除钴外)： 1、作用：
合金元素溶于A ，使过冷A 稳定性增强，推迟珠光体转变，使C 曲线右移，V 临↓、淬透性↑。 2、结果：
淬透性好，可采用冷却能力较低的介质，防变形、开裂，保持尺寸和形状精度。 在同样淬火条件下，合金钢淬硬层较深，大截面零件组织均匀，综合力学性能提高。 3、常用元素：Mo 、Mn 、Cr 、Ni 、Si 、B 。
4、特例：微量的B （0.0005%～0.003%）可明显提高淬透性。 五、提高钢的稳定性：
1、回火稳定性：钢在回火时，抵抗软化、抵抗硬度下降的能力。
2、产生原因：合金元素阻碍M 分解，且碳化物不易析出，即使析出也不易长大，保持较大弥散度，硬度下降慢。
§5－2 合金钢的分类和牌号
教学过程
一、复习提问：
合金元素在钢中的主要作用
二、新课教学：
合金钢的分类
合金钢的牌号
三、课后小结：
牌号识读
四、作业安排：
练习册P23，一、3；二、3、5；
五、板书设计（见下页）：
六、教学后记：
§5－2 合金钢的分类和牌号
一、合金钢的分类：
1、按用途分：
1.1合金结构钢：
低合金高强度结构钢
低合金结构钢：低合金耐候钢
合金渗碳钢：低合金专业用钢
合金调质钢：
合金弹簧钢：热成形弹簧钢、冷成形弹簧钢。
滚动轴承钢：
1.2合金工具钢：刀具、模具、量具。
合金刀具钢：低合金刀具钢、高速钢
合金模具钢：冷作模具钢、热作模具钢
合金量具钢
1.3特殊性能钢：
不锈钢：铬不锈钢、镍不锈钢、铬锰不锈钢
耐热钢：抗氧化钢、热强钢
耐磨钢
2、按合金元素总含量分类：
低合金钢：合金元素总量＜5%
中合金钢：合金元素总量5%～10%
高合金钢：合金元素总量＞10%
3、按质量分类（S、P含量）：
3.1优质钢：S、P≤0.035%
3.2高级优质钢: S、P≤0.025%
3.3特级优质钢: S≤0.015%，P≤0.025%
二、合金钢牌号：
1、合金结构钢：
1.1原则：两位数字（含碳量）+主要合金元素符号+数字（合金含量）
优质“A”，特级“E”
两位数字表示平含碳量的万分数。
合金元素＜1.5%，不标；合金元素1.5～2.5%时，标2；
合金元素2.5～3.5%时，标3；依此类推。
1.2举例：
40Cr-合金调质钢，平均含碳量为0.4%，主要合金元素为Cr，含量＜1.5%。
16Mn-低合金结构钢，平均含碳量为0.16%，主要合金元素为Mn，含量＜1.5%。（区别15Mn：较高含锰量碳素结构钢，含碳量为0.15%
Mn0.7～1%，Mn前数字为5的倍数，无其他合金元素符号）。
60Si2Mn-合金弹簧钢，平均含碳量为0.6%，
主要合金元素Si含量1.5～2.5%，Mn含量＜1.5%。
20Cr2Ni4A-合金渗碳钢，平均含碳量为0.2%，
主要合金元素Cr 含量1.5～2.5%，Ni含量3.5～4.5%，优质钢。
2、合金工具钢：
2.1原则：一位数字（含碳量）+主要合金元素符号+数字（合金含量）
优质“A”，特级“E”
一位数字表示平含碳量的千分之几，C≥1%则不标数字。
合金元素＜1.5%，不标；
合金元素1.5～2.5%时，标2；
合金元素2.5～3.5%时，标3；依此类推。2.2举例：
9Mn2V-合金刀具钢，平均含碳量为0.9%，Mn1.5～2.5%，V＜1.5%。
Cr12MoV-冷模具钢，平均含碳量≥1%，Cr12%，Mo、V＜1.5%。
3、高速钢：C＜1.0%，但不标注。
W18Cr4V：高速钢，C0.7～0.8%,W18%，Cr4%，V＜1.5%。
W6Mo5Cr4V2：高速钢，C0.8～0.9%，W6%，Mo5%，Cr4%，V2%。
4、特殊性能钢：
4.1原则：与工具钢相同。
一位数字（含碳量）+主要合金元素符号+数字（合金含量）
优质“A”，特级“E”
一位数字表示平含碳量的千分之几，C≥1%则不标数字。
0.03%＜C＜0.1%，用“0”，C≤0.03%，用“00”表示。
合金元素＜1.5%，不标；
合金元素1.5～2.5%时，标2；
合金元素2.5～3.5%时，标3；依此类推。
4.2举例：
2Cr13：不锈钢，平均含碳量0.2%，Cr13%
0Cr19Ni9：不锈钢，0.03%＜C＜0.1%，Cr19%，Ni9%。
1Cr18Ni9：不锈钢，C=0.1%，Cr18%，Ni9%。
5、特殊专用钢
一些特殊专用钢为表示其用途，在钢的牌号前面冠以汉语拼音字母字头，而不标含碳量，合金元素含量的标注也和上述有所不同。
(1)滚动轴承钢
前面标“G”，如GCr15。这里应注意牌号中铬元素后面的数字是表示含铬量的千分数，其他元素仍用百分数表示，如GCrl5SiMn表示含铬量为1.5％，硅、锰含量均小于1.5％的滚动轴承钢。(2)易切钢也是在牌号前冠以拼音字母“Y”，如Y15表示含碳量为0.15％的易切钢。
原则：G+主要合金元素符号+数字（合金含量）
含碳量一般≥1%，不标注。
G在首位，表示滚动轴承钢，铬后数字为含铬量的千分之几。
举例：
GCr15：轴承钢，C≥1%，Cr1.5%。
GCr15SiMn:轴承钢，C≥1%，Cr1.5%，Si、Mn＜1.5%
6、高级优质合金钢在牌号的最后标上“A”。如38CrMoAlA表示含碳量为0.38％高级优质合金结构钢。
§5－3 合金结构钢
教学过程
一、复习提问：
合金钢的分类、牌号
二、新课教学：
低合金结构钢、合金渗碳钢、合金调制钢、合金弹簧钢、滚动轴承钢三、课后小结：
合金结构钢性能对比
四、作业安排：
练习册P23，一、4－８；二、６、７、１4；三、１－５、１０、四、1-5
五、板书设计（见下页）：
六、教学后记：
§5－3 合金结构钢
合金结构钢—用于各类工程结构件和制造各种机器零件的钢。
按用途分类：
1、低合金结构钢：用于工程结构，如桥梁、船舶、建筑。
低合金高强度结构钢
低合金耐候钢
低合金专业用钢
2、机械制造用钢：用于机械零件，通常是优质或高级优质合金结构钢，按用途和热处理分类：
合金渗碳钢
合金调质钢
合金弹簧钢
滚动轴承钢(工具钢)
一、低合金结构钢：
1、化学成份：含碳量低（0.1%～0.25%）,合金总量＜3%，
少量Mn为主加元素，辅加Cu、Ti、V、Si、Nb。
2、热处理状态：一般热轧退火或正火状态下使用。
3、性能特点：强度高，塑性好，焊接性好，冷变形性好，耐腐蚀。
（一）低合金高强度结构钢：
1、主加合金元素：Mn、Si、V、Nb、Ti。
2、合金元素作用：Mn、Si强化铁素体，提高强度，
V、Nb、Ti细化晶粒，提高韧性。
3力学性能：比碳素钢强度高，良好的塑性、韧性、耐蚀性和焊接性。
4、用途：桥梁、船舶、锅炉、压力容器、起重机械。
5、牌号：
6、例：Q295，表示σs为约295MPa，优良的韧性和塑性。
（二）低合金耐候钢(焊接结构用耐候钢、高耐候结构钢)：
1、主加合金元素：Cu、P、Cr、Ni、Mo、Ti、V。
2、合金元素作用：Cu、P、Cr在金属表面形成保护层，提高钢材耐腐蚀性，
V、Ni、Ti细化晶粒，提高韧性。
3力学性能：
3.1焊接结构耐候钢焊接性能良好,用于桥梁、建筑要求耐候结构件。
3.2高耐候结构钢耐候性好，适用车辆、建筑、塔架等耐候件。
4、牌号：09CuPCrNi-A，含碳量＜0.03%。
（三）低合金专业钢：
1、来源：在低合金高强度结构钢的基础上，调整化学成分，用于专门用途。
2、用途：低合金钢筋钢、铁道用低合金钢、矿用低合金钢、汽车用低合金钢等。
二、合金渗碳钢（20CrMnTi）：
1、化学成分：C=0.1～0.25%，保证心部足够的塑性和韧性；
加入Cr、Ni、Mn、Si、B提高淬透性，Ti、V细化晶粒。
2、热处理：渗碳+淬火+低温回火（外硬内韧）。
3、用途：截面径向尺寸小于30mm高强度渗碳零件，齿轮、凸轮、活塞销。
4、常用牌号、力学性能：用来制造既要有优良的耐磨性和耐疲劳性、又能承受冲击载荷作用的零件，
三、合金调质钢（40Cr）：
1、化学成分：C=0.25～0.5%，高强度+良好塑性、韧性，中碳合金钢（C↑韧性差，C↓硬度不足）；
加入Cr、Ni、Mn、Si、B提高淬透性，强化铁素体，提高韧性；Mo、W、Ti、V碳
化物形成元素，细化晶粒，提高回火稳定性。
2、热处理：调质（淬火+高温回火）（表面要求高的可+表面淬火或化学热处理）。
3、组织：回火索氏体，有较好的综合力学性能。
4、用途：齿轮、花键轴、主轴、连杆等重要件、受力复杂零件。
5、常用牌号、力学性能：表5-3
四、合金弹簧钢（60Si2Mn）：
1、化学成分：C=0.45～0.7%，C过高，塑性韧性降低，疲劳极限下降；
加入Si、Mn提高弹性极限和淬透性，Si↑钢脱碳、Mn↑过热；
Cr、W、V细化晶粒，提高淬透性，提高高温强度和韧性（回火稳定性）。
2、热处理：
2.1热成形弹簧钢：用于大型弹簧或形状复杂弹簧
热成形后淬火+中温回火，组织为回火托氏体，HRC40～45；
热处理后，表面喷丸，产生硬化层，形成残余压应力，提高弹簧抗疲劳能力，寿命↑。
2.2冷成形弹簧钢：用于小型弹簧，冷拉弹簧钢丝冷绕成形。
冷成形（冷拉或铅浴淬火）过程中具备良好性能，只须250～300℃去应力退火，消除应力和使弹簧定型。
3、常用牌号、力学性能：表5-4
五、合金轴承钢（GCr15）：
1、工作条件：承受高而集中的交变应力，在滚动体和套圈间产生强烈磨擦，要求高硬度和耐磨性、
高的弹性极限、接触疲劳强度、韧性和耐蚀性。
2、应用：主要用来制造各种滚动轴承的内外圈及滚动体（滚珠、滚柱、滚针），也可用来制造各种工具和耐磨零件。
3、化学成分：C=0.95～1.15%，含碳量高，保证硬度和耐磨性。
加入Cr、Mn、Si、B使淬透性↑，且在热处理后形成细小分布的碳化物。
严格限制S、P和非金属夹杂物的含量，保证力学性能和使用寿命。一般都是高级优质钢。4、热处理：
预备热处理：球化退火，组织为球状珠光体，降低锻造后钢的硬度，改善切削性能，为淬火作好组织准备。
最终热处理：淬火加低温回火，组织为极细的马氏体和细小分布的碳化物，提高轴承的硬度和耐磨性。
5、用途：GCr15用于中小型滚动轴承，GCrSiMn用于较大滚动轴承。
滚动轴承的化学成分和主要性能与低合金工具钢接近，可制造刀具、冷冲模、量具和耐磨零件。
6、常用牌号、力学性能和应用见表5-5
六、超高强度钢（航空产品）：
1、化学成分：合金调质钢+多种合金元素。
2、性能：σs>1300N／mm2，σb>1400N／mm2。
3、用途：高强度、高抗氧化性、抗热疲劳性，用于超音速飞机构件。
4、常用牌号：35Si2MnMoVA、40SiMnCrWMoRe（铼）。
§5－4 合金工具钢
教学过程
一、复习提问：
合金结构钢的分类、牌号
二、新课教学：
合金刃具钢、合金模具钢
三、课后小结：
合金工具钢性能对比
四、作业安排：
练习册P23，一、９－１２；二、８－１１；四、6、7
五、板书设计（见下页）：
六、教学后记：
§5－4 合金工具钢
与碳素工具钢相比，合金工具钢淬透性好，耐磨性好，热硬性高，热处理变形小，按用途分刃具钢、模具钢、量具钢。
一、合金刃具钢：
合金刃具钢主要用来制造车刀、铣刀、钻头等各种金属切削刀具。
刃具钢要求高硬度、耐磨、高热硬性及足够的强度和韧性等。
1、含碳量：0.8～1.4%
2、高硬度：60HRC以上
3、高耐磨性：与硬度、钢中碳化物性质、数量、大小、形状分布有关。
4、高热硬性：高温下仍保持高硬度。
5、足够的强度和韧性：防止脆性断裂，防止崩刀。
6、分类：低合金刃具钢和高速钢。
（一）低合金刃具钢（9SiCr）：
1、化学成分：碳素钢中加Cr、Mn、Si，提高钢的强度及淬透性；
W、V提高钢的硬度和耐磨性，防止过热和保持晶粒细小。
2、热处理：预备热处理为球化退火；
最终热处理为淬火（油淬）+低温回火。
3、用途：刀刃细薄的低速切削刀具，如丝锥、板牙、铰刀。
4、微变形钢（CrWMn）：热处理后变形小，用于精密低速刀具，如长铰刀、拉刀。
5、常用牌号见表7－8。
（二）高速钢（W18Cr4V）：
1、化学成分：C0.7～1.5%（高的含碳量），保证形成足够碳化物，提高硬度、耐磨性。
W、Mo提高红硬性，热硬性可达600℃，切削时长期保持刀口锋利，又称锋钢。
Cr提高淬透性
V显著提高钢的硬度、耐磨性、热硬性,细化晶粒。
2、热处理：高速钢铸态组织中莱氏体（A+Cm）粗大，碳化物分布不均，应正确铸造和热处理。
退火：高速钢锻件硬度高，为便于切削加工，应球化退火，获得球状P，
HBS255—285。
淬火+回火：见下图，决定其寿命。
T 1280
800～850
500～600 550～570
t1、预热 2、分级淬火 3、三次回火
（1、保证W、Mo、V、Cr溶于A，2、加热温度高获得红硬性；）
（3、M→M回）
从工艺曲线可知，高速钢淬火、回火特点：
（1）淬火加热时，为避免变形开裂，要预热。
（2）淬火加热温度高，一般在1250～1300℃，保证W、Mo、V等元素尽可能溶入奥氏体，提高热硬性，W、V加热到1000℃以上，奥氏体中溶解量才显著增加。
（3）淬火后，在560℃三次回火。因为高速钢淬火状态约有20～30%残余奥氏体，一次回火难以全部消除，三次回火后减至最低值（一次回火后，约剩15%，二次回火后约剩3～5%，三次回火后剩1～2%）。
后一次回火可以消除前一次由A→M的内应力。
回火后组织M回+碳化物+A残余（少量），HRC63—66。
3、用途：
切削速度较高的刀具（车刀、铣刀、钻头），形状复杂、载荷较大的成形刀具（齿轮铣刀、拉刀），冷挤压模和耐磨零件。
4、常用牌号表5-7
二、合金模具钢：
用于制作模具的钢称为模具钢
1、冷作模具钢：
（1）性能：高硬度（HRC58～62），高耐磨性，足够强度和冲出韧性。
（2）用途：
冷作模具钢用于制造使金属在冷状态下变形的模具，如冲裁模、拉丝模、弯曲模、拉深模
等。
工作时受力较轻的冷冲模具钢用9Mn2V。
形状复杂、高精度冷模具钢用CrWMn（GCr15）。
承受重负荷、截面较大、形状复杂，要求高耐磨性、高淬透性用高碳高铬钢制造，如Cr12MoV。
2、热作模具钢：
（1）性能：工作时承受很大冲击力，要求高强度、高韧性，一定的耐磨性。
具有高的耐回火性、抗热疲劳能力、高淬透性、高导热性。
（2）含碳量：0.3～0.6%（中碳钢）。
（3）用途：
锤锻模要求韧性较高、不强调热硬性，用5CrMnMo、5CrNiMo。
压铸模、热挤压模要求热强度、热硬性高，用3Cr2W8V、4Cr5MoVSi。
（4）最终热处理：调质或淬火+中温回火，保证韧性和强度。
三、合金量具钢：
1、化学成分：C0.9～1.5%，加入Cr、W、Mn。
2、最终热处理：淬火+低温回火，HRC60以上。
3、冷处理：为稳定尺寸，淬火后进行-70～-80℃冷处理，使残余奥氏体转变，再进行长时间低温回
火。
4、时效处理：在精磨或研磨前，在120～150℃保温24～36h，消除内应力。
5、分类：
精度低、形状简单，用碳素工具钢T10A、T12A。
样板、卡板，用60Mn、65Mn。
高精度、形状复杂量具用CrWMn。
高精度量规和量块用热处理变形小的Cr12、9Mn2V。
§5－5 特殊性能钢
教学过程
一、复习提问：
合金工具钢的分类、牌号
二、新课教学：
不锈钢、耐热钢、耐磨钢性能、牌号及热处理
三、课后小结：
特殊性能钢性能对比
四、作业安排：
练习册P23，一、１３－１５；二、１２－１５；三、７－９；
四、８－１０；五、２
五、板书设计（见下页）：
六、教学后记：
§5－5 特殊性能钢
1、定义：具有特殊化学、物理性能的钢称为特殊性能钢。如不锈钢、耐热钢、耐磨钢。
一、不锈钢：
1、金属的腐蚀：
定义：金属受周围介质作用而引起损坏的过程称为腐蚀。
分类：化学腐蚀、电化学腐蚀。
（1）化学腐蚀：
金属和周围介质发生化学反应使金属损坏，主要是高温氧气、常温干燥气体（O2、SO2、CO2、H2、Cl2）及电解质液体（汽油、润滑油）的化学作用，在金属表面生成相应的化合物，如氧化物、硫化物、氯化物等，使金属表面损坏。
（2）电化学腐蚀：金属与电解质溶液构成微电池而引起的腐蚀，电极电位低的金属易被腐蚀。
不同材料接触在一起，有电解质液→电流。
同一材料，组织不同，电位不同，有电解质液→电流。
（3）防腐方法：
a、钢中加入合金元素，钢表面形成稳定、致密且与基体牢固结合的钝化膜，如加入Cr、Si、Al生
成Cr2O3、SiO2、Al2O3。
b、加入大量合金元素，提高钢基体电位，提高抵抗电化学腐蚀能力，当Cr>12.5%时，钢电位跃增，
见右图。
c、加入合金元素，钢在室温以 0.2
单相组织存在，以免形成微电池。
如固溶处理，形成单相F或A。 -0.6
6 12 24 Cr%
2、常用不锈钢：
定义：不锈钢主要是指在空气、水、盐的水溶液、酸及其他腐蚀性介质中具有高度化学稳定性的钢。不锈钢是不锈钢和耐酸钢的统称，能抵抗大气腐蚀的钢称为不锈钢
而在一些化学介质（如酸类）中能抵抗腐蚀的钢称为耐酸钢。
分类：常用不锈钢按化学成分分为铬不锈钢、铬镍不锈钢和铬锰不锈钢等。
按金相组织特点分为马氏体不锈钢、铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢等。
（1）奥氏体不锈钢
含碳量：很低（≤0.15％），含铬量为18％，镍为9％
属性：这种不锈钢习惯上称为18－8型不锈钢，属于镍铬不锈钢。
常用牌号：1Cr18Ni9、0Cr18Ni9N等。
（2）马氏体不锈钢
含碳量：为0.10％～1.20％，淬火后能得到马氏体
属性：铬不锈钢。
热处理：淬火、回火后使用。
特点：马氏体不锈钢的耐蚀性、塑性和焊接性都不如奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢，但由于它具有较好的力学性能与一般的耐蚀性相结合，故应用广泛。
注意：马氏体不锈钢锻造后需退火，以降低硬度、改善切削加工性能。在冲压后也需进行退火，以消除硬化、提高塑性，便于进一步加工。
（3）铁素体不锈钢
含碳量：＜0.12％，含铬量在11.50％～30％之间
属性：铬不锈钢。
铬是缩小奥氏体相区的元素，可使这类钢获得单相铁素体组织。
抗大气与耐酸能力强，具有良好的高温抗氧化性，特别是抗应力腐蚀性较好，
但力学性能不如马氏体不锈钢，塑性不及奥氏体不锈钢。
（4）铬不锈钢：
a、为达到耐腐蚀目的，钢中的Cr≥13%。
b、含C低的1Cr13、2Cr13，抗大气、海水、蒸汽等介质，用于蒸汽水管附件和水压机阀。
c、3Cr13、3Cr13Mo，经淬火+低温回火，得到马氏体组织，HRC50，用于弹簧、手术刀、医疗机械及要求高强度的零件。
d、7Cr17、8Cr17，经淬火+低温回火，HRC54～56，用于手术刀片，滚珠轴承。
（5）铬镍不锈钢（1Cr18Ni9、0Cr19Ni9）：
a、热处理后呈单相A，无磁性，耐蚀，塑性、韧性较Cr13好。
b、一般含Cr18%，加入9～10%Ni。
c、用于强腐蚀介质（硝酸、磷酸、有机酸、碱水溶液）工作环境，如贮槽、管道、容器。
注：
不锈钢：在空气和弱腐蚀介质中能抵抗腐蚀的钢。
耐酸钢：在酸、盐溶液等强腐蚀介质中抵抗腐蚀的钢。
二、耐热钢：
分为抗氧化钢、热强钢、汽阀钢。
耐热钢—在高温下具有良好的化学稳定性和较高强度，能较好适应高温条件的特殊性能钢。
分为抗氧化钢、热强钢、汽阀钢。
钢的耐热性包含高温抗氧化性和高温强度两个指标。
在高温下具有抗高温介质腐蚀能力的钢称为抗氧化钢；
在高温下仍具有足够力学性能的钢称为热强钢。
耐热钢是抗氧化钢和热强钢的总称。
常用的抗氧化钢有4Cr9Si2、0Cr13Al等。典型的热强钢是4Cr14Ni14W2Mo。
1、抗氧化钢：
（1）定义：在高温下有较好的抗氧化能力，且具有一定强度。
（2）合金元素：Cr、Si、Al，形成致密、高熔点、稳定的氧化膜，如4Cr9Si2、1Cr13SiAl。（3）用途：长期高温下工作，但强度要求不高，加热炉构件、渗碳炉构件。
2、热强钢：
（1）定义：在高温下有较好的抗氧化能力，且具有高温高强度。
（2）合金元素：Cr、W、Mo难熔合金，提高高温稳定性，Ti、V形成稳定碳化物、氮化物，阻止变形，如1Cr11MoV、1Cr12WMoV用于蒸汽叶片和紧固件。
3、汽阀钢：
4Cr9Si2，600℃以下工件，如汽轮机叶片、发动机排气阀。
4Cr14Ni14W2Mo，工作温度在600℃以下，内燃机重载荷排气阀。
三、耐磨钢（ZGMn13）：
耐磨钢—在巨大压力和强烈冲击载荷作用下能发生硬化的高锰钢。
耐磨钢的典型牌号：是ZGMn13，它的化学成分特点是高碳（含碳量为0.9%～1.4%），
高锰（含锰量为11%～14%）。
为使高锰钢获得单相的奥氏体组织，须对其进行“水韧处理”。
水韧处理：就是将高锰钢加热至1000℃～1100℃，保持一定时间，使碳化物全部溶入奥氏体中，然后水冷，得到单相奥氏体。
1、适用：受严重磨损、强烈冲击，如坦克履带、球磨机衬板。
2、成型方法：铸造。
3、热处理：水韧处理。
4、性能：韧性↑，塑性↑，硬度不高，但在强烈冲击、压力下变形，产生加工硬化，获得高硬度和高耐磨性。
合金钢小结
冷处理：为保证精密量具的尺寸稳定性，淬火后在－70～－80℃冷处理，促使残余A转变，之后长时间低温回火。
固溶处理：钢加热到A，快冷，产生单相A，无双相，无电位差，不易腐蚀。
水韧处理：钢加热到1000～1100℃，保温，使钢中碳化物全部溶解，迅速水淬，在室温下获得均匀单一的A，韧性很好，硬度不高。
课堂练习：选材和热处理
钢铁中的元素及作用
各种元素在钢铁中的作用 钢铁是铁与C(碳)、Si(硅)、Mn(锰)、P(磷)、S(硫)以及少量的其他元素所组成的合金。其中除Fe(铁)外，C的含量对钢铁的机械性能起着主要作用，故统称为铁碳合金。它是工程技术中最重要、用量最大的金属材料。 各种元素在钢铁中有什么作用 碳（Carbon) 存在于所有的钢材，是最重要的硬化元素。有助于增加钢材的强度，我们通常希望刀具级别的钢材拥有0.6%以上的碳，也成为高碳钢。 铬（Chromium) 增加耐磨损性，硬度，最重要的是耐腐蚀性，拥有13%以上的认为是不锈钢。尽管这么叫，如果保养不当，所有钢材都会生锈 锰（Manganese） 重要的元素，有助于生成纹理结构，增加坚固性，和强度、及耐磨损性。在热处理和卷压过程中使钢材内部脱氧，出现在大多数的刀剪用钢材中，除了A-2,L-6和CPM 420V。 钼（Molybdenum） 碳化作用剂，防止钢材变脆，在高温时保持钢材的强度，出现在很多钢材中，空气硬化钢（例如A-2,ATS-34）总是包含1%或者更多的钼,这样它们才能在空气中变硬。 镍（Nickle） 保持强度、抗腐蚀性、和韧性。出现在L-6\AUS-6和AUS-8中。 硅（Silicon） 有助于增强强度。和锰一样，硅在钢的生产过程中用于保持钢材的强度。 钨（Tungsten） 增强抗磨损性。将钨和适当比例的铬或锰混合用于制造高速钢。在高速钢M-2中就含有大量的钨。 钒（Vanadium） 增强抗磨损能力和延展性。一种钒的碳化物用于制造条纹钢。在许多种钢材中都含有钒，其中M-2，Vascowear，CPM T440V和420V A含有大量的钒。而BG-42与ATS-34最大的不同就是前者含有钒 按钢的用途分类 一、结构钢 （1)建筑及工程用结构钢简称建造用钢，它是指用于建筑、桥梁、船舶、锅炉或其他工程上制作金属结构件的钢。 （2)机械制造用结构钢--是指用于制造机械设备上结构零件的钢。这类钢基本上都是优质钢或高级优质钢，主要有优质碳素结构钢、合金结构钢、易切结构钢、弹簧钢、滚动轴承钢等 根据含碳量和用途的不同﹐这类钢大致又分为三类﹕ 1. 小于0.25％C为低碳钢﹐其中尤以含碳低于0.10%的08F﹐08Al等﹐由于具有很好的深冲性和焊接性而被广泛地用作深冲件如汽车﹑制罐……等﹐20G则是制造普通锅炉的主要材料﹐此外﹐低碳钢也广泛地作为渗碳钢﹐用于机械制造业﹐ 2. 0.25～0.60％C为中碳钢﹐多在调质状态下使用﹐制作机械制造工业的零件。调质多少22~34HRC,能得到综合机械性能,也便于切削. 3. 大于0.6％C为高碳钢﹐多用于制造弹簧﹑齿轮﹑轧辊等﹐根据含锰量的不同﹐又可
C、Mn、Si、S、P、Cr、Mo元素对钢的影响
铬(Cr) 铬能增加钢的淬透性并有二次硬化作用。可提高高碳钢的硬度和耐磨性而不使钢变脆；含量超过12%时。使钢有良好的高温抗氧化性和耐氧化性介质腐蚀的作用。还增加钢的热强性，铬为不锈耐酸钢及耐热钢的主要合金元素。 铬能提高碳素钢轧制状态的强度和硬度。降低伸长率和断面收缩率。当铬含量超过15%时，强度和硬度将下降，伸长率和断面收缩率则相应地有所提高。含铬钢的零件经研磨容易获得较高的表面加工质量。 铬在调质结构钢中的主要作用是提高淬透性。使钢经淬火回火后具有较好的综合力学性能，在渗碳钢中还可以形成含铬的碳化物，从而提高材料表面的耐磨性。 含铬的弹簧钢在热处理时不易脱碳。铬能提高工具钢的耐磨性、硬度和红硬性。有良好的回火稳定性。在电热合金中，铬能提高合金的抗氧化性、电阻和强度。 (1) 对钢的显做组织及热处理的作用 A、铬与铁形成连续固溶体，缩小奥氏体相区城。铬与碳形成多种碳化物，与碳的亲和力大于铁和锰而低于钨、钼等．铬与铁可形成金属间化合物σ相(FeCr) B、铬使珠光体中碳的浓度及奥氏体中碳的极限溶解度减少 C、减缓奥氏体的分解速度，显著提高钢的淬透性．但亦增加钢的回火脆性倾向 (2)对钢的力学性能的作用 A、提高钢的强度和硬度．时加入其他合金元素时，效果较显著 B、显著提高钢的脆性转变温度 C、在含铬量高的Fe-Cr合金中，若有σ相析出，冲击韧性急剧下降 (3)对钢的物理、化学及工艺性能的作用 A、提高钢的耐磨性，经研磨，易获得较高的表面光洁度 B、降低钢的电导率，降低电阻温度系数 C、提高钢的矫顽力和剩余磁感．广泛用于制造永磁钢 D、铬促使钢的表面形成钝化膜，当有一定含量的铭时，显著提高钢的耐腐蚀性能（特别是硝酸）。若有铬的碳化物析出时，使钢的耐腐蚀性能下降 E、提高钢的抗氧化性能 F、铬钢中易形成树枝状偏析，降低钢的塑性
低合金钢中合金元素作的作用
合金元素在钢中的作用 随着现代工业和科学技术的不断发展，在机械制造中，对工件的强度、硬度、韧性、塑性、耐磨性以及其他各种物理化学性能的要求愈来愈高，碳钢已不能完全满足这些要求了。 原因： ①由碳钢制成的零件尺寸不能太大。否则，因淬透性不够而不 能满足对强度与塑性、韧性的要求。加入合金元素可增大淬 透性。 ②用碳钢制成的切削刀具不能满足切削红硬性的要求。用合金 工具钢、高速钢和硬质合金。 ③碳钢不能满足特殊性能的要求，如要求耐热、耐低温、抗腐 蚀、有强烈磁性或无磁性等等，只有特种的合金钢才能具有 这些性能。 合金钢是以碳钢为基础，金相组织和相应的碳钢大体上是相似的。在钢中加入合金元素，钢的机械性能显著提高。弄清楚各种合金元素对钢材的影响对控制产品质量有非常大的作用。 1 合金元素在钢中的存在方式 1.1 合金元素与钢中的碳相互作用，形成碳化物存在于钢中 按合金元素在钢中与碳相互作用的情况，它们可以分为两大类：(1) 不形成碳化物的元素(称为非碳化物形成元素)，包括镍、硅、铝、钴、铜等。由于这些元素与碳的结合力比铁小，因此在钢中它们不能与碳化合，它们对钢中碳化物的结构也无明显的影响。
(2) 形成碳化物的元素(称为碳化物形成元素)，根据其与碳结合力的强弱，可把碳化物形成元素分成三类。 1）弱碳化物形成元素：锰 锰对碳的结合力仅略强于铁。锰加入钢中，一般不形成特殊碳化物(结构与Fe3C不同的碳化物称为特殊碳化物)，而是溶入渗碳体中。 2）中强碳化物形成元素；铬、钼、钨 3）强碳化物形成元素：钒、铌、钛 有极高的稳定性，例如TiC在淬火加热时要到1000℃以上才开始缓慢的溶解，这些碳化物有极高的硬度，例如在高速钢中加人钒，形成V4C，使之有更高的耐磨性。 1.2 合金元素溶解于铁素体(或奥氏体)中，以固溶体形式存在于钢中。 1.3 合金元素与钢中的氮、氧、硫等化合，以氮化物、氧化物、硫化物和硅酸盐等非金属夹杂物的形式存在于钢中。 1.4 游离态，即不溶于铁，也不溶于化合物：铅，铜 2 合金元素对钢的平衡组织的影响 表现在改变铁碳合金状态图。 2.1 合金元素对钢临界温度的影响 锰、镍、铜使A3线降低，钼、钨、硅、钒使A3线升高。同样影响A1，影响程度更大。 2.2 合金元素对钢共析点（S点）位置的影响
合金元素在钢中的主要作用
§5－1 合金元素在钢中的主要作用 教学过程 一、复习提问： 碳素钢的性能特点 二、新课教学： 合金元素在钢中的主要作用（强化铁素体、形成合金碳化物、细化晶粒、提高钢的淬透性、提高钢的回火稳定性） 三、课后小结： 合金钢与碳素钢的区别 四、作业安排： 练习册P23，一、1、2；二、1、2、4；三、6 五、板书设计（见下页）： 六、教学后记： §5－1 合金元素在钢中的主要作用 1、定义：为改善钢的性能，在冶炼时有目的地加入一种或几种合金元素的钢。 2、含碳量：＜2.11%。 3、常用元素： Cr铬、Ni镍、Mo钼、W钨、V钒、Ti钛、Al铝、B硼、Nb铌、Nd钕。 4、合金元素的影响： 可以得到所需的力学性能，用于重要零件； 特殊物理（熔点、磁性）、化学（耐热、耐腐蚀）性能； 特殊工艺性能（焊接、热处理）； 使C曲线右移，淬透性提高。 一、强化铁素体（除铅外）： 1、存在形式： 大多数合金元素溶于α-Fe，形成合金铁素体。 2、作用： 3、对韧性的影响： Si＜1.0%、Mn＜1.5%，F韧性不下降，超过此量，则F韧性下降。 Cr≤2%、Ni≤5%，明显强化F，提高F韧性。 二、形成合金碳化物： 1、存在形形式（合金元素与碳亲和力不同）：
（1）非碳化物形成元素：镍、钴、铜、硅、铝、硼，不形成碳化物，溶于F 和A ，形成合金F 和合金A 。 （2）弱碳化物形成元素：Mn 锰，与碳亲和力弱，大部分溶于F 或A ，少部分溶于Cm ，形成合金渗碳体。 （3）中碳化物形成元素：Cr 铬、Mo 钼、W 钨，和碳亲和力强，形成合金渗碳体，硬度提高，明显提高低合金钢强度，组织比Cm 稳定。 （4）强碳化物形成元素：V 钒、Nb 铌、Ti 钛，与碳形成特殊碳化物，比合金Cm 有更高的熔点、硬度和耐磨性，组织更稳定。 2、作用： 碳化物种类、性能、在钢中分布状态，直接影响钢的性能、热处理相变。 如果碳化物以弥散状分布，则强度↑、硬度↑、耐磨性↑，对工具钢有重要意义。 三、细化晶粒（除Mn 外）： 1、元素作用： Mn 使晶粒长大倾向增大，即过热。 其他元素加热时抑制A 长大，降低长大速度 V 、Nb 、Ti 形成的碳化物，铝在钢中形成的AlN 、Al2O3细小质点，相当于孕育剂，增加形核率。 2、结果： 细化晶粒，使强度↑、韧性↑。使晶粒细化。 四、提高钢的淬透性(除钴外)： 1、作用： 合金元素溶于A ，使过冷A 稳定性增强，推迟珠光体转变，使C 曲线右移，V 临↓、淬透性↑。 2、结果： 淬透性好，可采用冷却能力较低的介质，防变形、开裂，保持尺寸和形状精度。 在同样淬火条件下，合金钢淬硬层较深，大截面零件组织均匀，综合力学性能提高。 3、常用元素：Mo 、Mn 、Cr 、Ni 、Si 、B 。 4、特例：微量的B （0.0005%～0.003%）可明显提高淬透性。 五、提高钢的稳定性： 1、回火稳定性：钢在回火时，抵抗软化、抵抗硬度下降的能力。 2、产生原因：合金元素阻碍M 分解，且碳化物不易析出，即使析出也不易长大，保持较大弥散度，硬度下降慢。
各元素对钢材的影响
（ a ）碳；含碳量越高，刚的硬度就越高，但是它的可塑性和韧性就越差． （ b ）硫；是钢中的有害杂物，含硫较高的钢在高温进行压力加工时，容易脆裂，通常叫作热脆性． （ c ）磷；能使钢的可塑性及韧性明显下降，特别的在低温下更为严重，这种现象叫作冷脆性．在优 质钢中，硫和磷要严格控制．但从另方面看，在低碳钢中含有较高的硫和磷，能使其切削易断，对改 善钢的可切削性是有利的． （ d ）锰；能提高钢的强度，能消弱和消除硫的不良影响，并能提高钢的淬透性，含锰量很高的高合 金钢（高锰钢）具有良好的耐磨性和其它的物理性能． （ e）硅；它可以提高钢的硬度，但是可塑性和韧性下降，电工用的钢中含有一定量的硅，能改善软 磁性能． （ f）钨；能提高钢的红硬性和热强性，并能提高钢的耐磨性． 冷镦钢成型用钢,冷镦是在室温下采用一次或多次冲击加载,广泛用于生产螺钉,销钉,螺母等标准件.冷镦 工艺可节省原料,降成本,而且通过冷作硬化提高工作的抗拉强度,改善性能,冷镦用钢必须其有良好的冷 顶锻性能,钢中S和P等杂质含量减少,对钢材的表面质量要求严格,经常采用优质碳钢,若钢的含碳钢大 于0.25%,应进行球化退火热处理,以改善钢的冷镦性能. 力学性能要求 1．屈服强度σs及变形抗力尺可能的小，这样可使单位变形力相应减小，以延长模具寿命。 2．钢材的冷变形性能要好，即材料应有较好的塑性，较低的硬度，能在较大的变形程度下不致引起产品开裂。3．钢材的加工硬化敏感性尽可能的低，这样不致使冷镦变形过程中的变形力太大。 二、化学成份要求冷镦钢 1．碳（C）碳是影响钢材冷塑性变形的最主要元素。含碳量越高，钢的强度越高，而塑性越低。实践证明，含碳量每提高0.1%，其屈服强度σs约提高27.4Mpa；抗拉强度σb提高58.8~78.4Mpa；而伸 长率δ则降低4.3%，断面收缩率ψ降低7.3%。由此可见，钢中含碳量对于钢材的冷塑性变形性能的 影响是很大的。在生产实际中，冷镦，冷挤用钢的含碳量大于0.25%时，要求钢材在拉拔前要进行球 化退火。对于变形程度为65%~80%的冷镦件，不经过中间退火而进行三次镦锻变形时，其含碳量不应超过0.4%。2．锰（Mn）锰在钢的冶炼中与氧化铁作用（Mn+FeO→MnO+Fe）,主要是为钢脱 氧而加入。锰在钢中硫化铁作用（Mn+FeS→MnS+Fe）,能减少硫对钢的有害作用。所形成的硫化锰，可改善钢的切削性能。锰使钢的抗拉强度σb和屈服强度σs有所提高，塑性有所降低，对于钢的冷塑 性变形是不利的。但是锰对变形力的影响仅为碳的1/4左右。所以，除特殊要求外，碳钢的含锰量，不宜超过0.9%。3．硅（Si）硅是钢在冶炼时脱氧剂的残余物。当钢中含硅量增加0.1%时，抗拉 强度σb提高13.7Mpa。经验表明，含硅量超过0.17%且含碳量较高时，对钢材的塑性降低有很大的影响。在钢中适当增加硅的含量，对钢材的综合力学性能，特别是弹性极限有利，还可增加钢的耐蚀性。但是钢中含硅量超过0.15%时，使钢急剧形成非金属夹杂物。高硅钢即使退火，也不会软化，降低钢 的冷塑性变形性能。因此，除了产品有高强度性能要求外，冷镦钢总是尽量要求减少硅的含量。 4．硫（S）硫是有害杂质。钢中的硫在冷镦时会使金属的结晶颗粒彼此分离引起裂纹，硫的存在还促使钢产生热脆和生锈，因此，含硫量应小于0.055%。优质钢应小于0.04%，由于硫、磷和锰的化合物能改善切削性能、冷镦螺母用钢的含硫量可放宽到0.08~0.12%，以有利于攻螺纹。但一般没有专为螺
常用合金元素的作用
1、钢的分类 1.1 一般分类碳钢也叫碳素钢，含炭量 WC 小于 2%的铁碳合金。碳钢除含碳外一般还含有少量的硅、锰、硫、磷按用途可以把碳钢分为碳素结构钢、碳素工具钢和易切削结构钢三类。碳素结构钢又分为建筑结构钢和机器制造结构钢两种按含碳量可以把碳钢分为低碳钢（WC ≤ 0.25%）,中碳钢 （WC0.25%——0.6%）和高碳钢（WC>0。6%）。合金钢种类很多，通常按合金元素含量多少分为低合金钢（含量＜5％），中合金钢（含量 5％～10％），高合金钢（含量＞10％）；按质量分为优质合金钢、特质合金钢；按特性和用途又分为合金结构钢、不锈钢、耐酸钢、耐磨钢、耐热钢、合金工具钢、滚动轴承钢、合金弹簧钢和特殊性能钢（如软磁钢、永磁钢、无磁钢）等。 2、钢中合金元素分类 2.1 根据各种元素在钢中形成碳化物的倾向，可分为三类：强碳化物形成元素，如钒、钛、铌、锆等。这类元素只要有足够的碳，在适当的条件下，就形成各自的碳化物;仅在缺碳或高温的条件下,才以原子状态进入固溶体中。碳化物形成元素，如锰、铬、钨、钼等。这类元素一部分以原子状态进入固溶体中，另一部分形成置换式合金渗碳体,如(Fe，Mn)3C、(Fe，Cr)3C 等,如果含量超过一定限度（除锰以外），又将形成各自的碳化物,如(Fe，Cr)7C3、(Fe， W)6C 等。不形成碳化物元素，如硅、铝、铜、镍、钴等。这类元素一般以原子状态存在于奥氏体、铁素体等固溶体中。合金元素中一些比较活泼的元素，如铝、锰、硅、钛、锆等，极易和钢中的氧和氮化合，形成稳定的氧化物和氮化物，一般以夹杂物的形态存在于钢中。锰、锆等元素也和硫形成硫化物夹杂。钢中含有足够数量的镍、钛、铝、钼等元素时能形成不同类型的金属间化合物。有的合金元素如铜、铅等，如果含量超过它在钢中的溶解度，则以较纯的金属相存在。 2.2 钢中主要合金元素 主要合金元素有硅、锰、铬、镍、钼、钨、钒、钛、铌、锆、钴、铝、铜、硼、稀土等。其中钒、钛、铌、锆等在钢中是强碳化物形成元素，只要有足够的碳，在适当条件下，就能形成各自的碳化物，当缺碳或在高温条件下，则以原子状态进入固溶体中；锰、铬、钨、钼为碳化物形成元素，其中一部分以原子状态进入固溶体中，另一部分形成置换式合金渗碳体；铝、铜、镍、钴、硅等是不形成碳化物元素，一般以原子状态存在于固溶体中。 现分别说明它们在钢中的作用。 碳（C）：是对钢的性能影响最大的基本元素，是决定钢力学性能的主要因素。不同的碳含量依据钢中杂质元素含量和轧后冷却条件的不同对于钢的性能影响是不同的。一般说来，随着钢中碳含量的增加，屈服点和抗拉强度升高，碳钢在热轧状态下的硬度直线上升，塑性和韧性降低。在亚共析范围内（碳含量小于 0.80％时），碳对抗拉强度的影响是，随着碳含量增加，抗拉强度不断提高；超过共析范围后（当碳含量大于 0.80％时），抗拉强度随碳含量的增加减缓，最后发展到随碳含量的增加抗拉强度降低。另外，含碳量增加时碳钢的
合金元素在钢中的主要作用
简述几种常见合金元素在钢中的主要作用 为了改善和提高钢的某些性能和使之获得某些特殊性能而有意在冶炼 过程中加入的元素称为合金元素。常用的合金元素有铬，镍，钼，钨，钒，钛，铌，锆，钴，硅，锰，铝，铜，硼，稀土等。磷，硫，氮等在某些情况下也起到合金的作用。 (1)铬(Cr) 铬能增加钢的淬透性并有二次硬化的作用，可提高碳钢的硬度和耐磨性而不使钢变脆。含量超过12%时，使钢有良好的高温抗氧化性和耐氧化性腐蚀的作用，还增加钢的热强性。铬为不锈钢耐酸钢及耐热钢的主要合金元素。 铬能提高碳素钢轧制状态的强度和硬度，降低伸长率和断面收缩率。当铬含量超过15%时，强度和硬度将下降，伸长率和断面收缩率则相应地有所提高。含铬钢的零件经研磨容易获得较高的表面加工质量。 铬在调质结构中的主要作用是提高淬透性，使钢经淬火回火后具有较好的综合力学性能，在渗碳钢中还可以形成含铬的碳化物，从而提高材料表面的耐磨性。 含铬的弹簧钢在热处理时不易脱碳。铬能提高工具钢的耐磨性、硬度和红硬性，有良好的回火稳定性。在电热合金中，铬能提高合金的抗氧化性、电阻和强度。 （2）镍（Ni） 镍在钢中强化铁素体并细化珠光体，总的效果是提高强度，对塑性的影响不显著。一般地讲，对不需调质处理而在轧钢、正火或退火状态使用的低碳钢，一定的含镍量能提高钢的强度而不显著降低其韧性。据统计，每增加1%的镍约可提高强度。随着镍含量的增加，钢的屈服程度比抗拉强度提高的快，因此含镍钢的比可较普通碳素钢高。镍在提高钢强度的同时，对钢的韧性、塑性以及其他工艺的性能的损害较其他合金元素的影响小。对于中碳钢，由于镍降低珠光体转变温度，使珠光体变细；又由于镍降低共析点的含碳量，因而和相同的碳含量的碳素钢比，其珠光体数量较多，使含镍的珠光体铁素体钢的强度较相同碳含量的碳素钢高。反之，若使钢的强度相同，含镍钢的碳含量可以适当降低，因而能使钢的韧性和塑性有所提。镍可以提高钢对疲劳的抗力和减小钢对缺口的敏感性。镍降低钢的低温脆性转变温度，这对低温用钢有极重要的意义。含镍%的钢可在-100℃时使用，含镍9%的钢则可在 -196℃时工作。镍不增加钢对蠕变的抗力，因此一般不作为热强钢的强化元素。 镍含量高的铁镍合金，其线胀系数随镍含量增减而显著变化，利用这一特性，可以设计和生产具有极低或一定线胀系数的精密合金、双金属材料等。 此外，镍加入钢中不仅能耐酸，而且也能抗碱，对大气及盐都有抗蚀能力，镍是不锈耐酸钢中的重要元素之一。 （3）钼（Mo）
合金元素对钢地性能地影响
作者：余宗森/袁泽喜/士琦/武骏 ：冶金工业 出版日期：2001年8月版次： ISBN：750242726 页数：300 开本：32开包装： 本帖最近评分记录：金钱:+3(zhyj_88) 多补充资料描述文本。 顶端Posted: 2008-12-23 12:32 | 30 楼 jiaolong83 级别: 中级工程师 精华: 0 发帖: 1109 威望: 3 点 金钱: 8 机械币 贡献值: 0 点 注册时间:2007-04-06 最后登录:2011-06-15 小中大引用推荐编辑只看复制 第一篇我国钢的成分、残留痕微量元素与其常温力学性能的定量关系及国外的相关研究 1 试样的制备和成分、组织及性能的测试 2 试验数据的统计分析 3 各钢铁企业钢材的分析测试和回归结果 4 我国钢材的成分、组织与力学性能的定量关系 5 国外关于钢的成分、组织与性能定量关系的研究 第二篇钢中痕量及微量残留元素对钢其他性能的影响 6 废钢及钢中的残留元素 7 残留元素对钢性能的影响 8 钢中残留元素的去除和变害为利 参考文献 顶端Posted: 2008-12-23 12:33 | 31 楼 micholas84 级别: 学徒工 精华: 0 发帖: 2 威望: 1 点 金钱: 100 机械币 贡献值: 0 点 注册时间:2008-12-17 最后登录:2009-02-15 小中大引用推荐编辑只看复制 合金元素的作用 钢铁基础知识：合金元素在钢中的作用 1、碳（C）：钢中含碳量增加，屈服点和抗拉强度升高，但塑性和冲击性降低，当碳量0.23%超过时，钢的焊接性能变坏，因此用于焊接的低合金结构钢，含碳量一般不超过0.20%。碳量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力，在露天料场的高碳钢就易锈蚀；此外，碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性。 2、硅（Si）：在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂，所以镇静钢含有0.15－0. 30%的硅。如果钢中含硅量超过0.50-0.60%,硅就算合金元素。硅能显著提高钢的弹性极限，屈服点和抗拉强度，故广泛用于作弹簧钢。在调质结构钢中加入1.0－1.2%的硅，强度可提高15－20%。硅和钼、钨、铬等结合，有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用，可制造耐热钢。含硅1－4%的低碳钢，具有极高的导磁率，用于电器工业做矽钢片。硅量增加，会降低钢的焊接性能。 (1)提高钢中固溶体的强度和冷加工硬化程度使钢的韧性和塑性降低。 (2) 硅能显著地提高钢的弹性极限、屈服极限和屈强比,这是一般弹簧钢。 (3)耐腐蚀性。硅的质量分数为15％一20％的高硅铸铁，是很好的耐酸
合金元素在钢中的作用完整版
了合金化而加入的合金元素，最常用的有硅、猛、珞、線、钳、鹄、帆，钛，锐、硼、铝等。现分别说明它们在钢中的作用。 1、硅在钢中的作用： （1）提高钢中固溶体的强度和冷加工硕化程度使钢的韧性和塑性降低。 （2）硅能显著地提高钢的弹性极限、屈服极限和屈强比，这是一般弹簧钢。（3）耐腐蚀性。硅的质量分数为15% — 20%的高硅铸铁，是很好的耐酸材料。含有硅的钢在氧化气氛中加热时，表面也将形成一层Si02薄膜，从而提高钢在高温时的抗氧化性。 缺点：（4）使钢的焊接性能恶化。 2、镭在钢中的作用 （1）镭提高钢的淬透性。 （2）镭对提高低碳和中碳珠光体钢的强度有显著的作用。 （3）镭对钢的高温瞬时强度有所提高。 镭钢的主要缺点是，①含猛较高时，有较明显的回火脆性现象；②镭有促进晶粒长大的作用，因此镭钢对过热较敬感t在热处理工艺上必须注意。这种缺点可用加入细化晶粒元素如钮、飢、钛等来克服：⑧当镭的质量分数超过1%时, 会使钢的焊接性能变坏，④镭会使钢的耐锈蚀性能降低。 3、珞在钢中的作用 （1）珞可提高钢的强度和硬度。 （2）珞可提高钢的高温机械性能。 （3）使钢具有良好的抗腐蚀性和抗氧化性 （4）阻止石墨化 （5）提高淬透性。 缺点：①辂是显著提高钢的脆性转变温度②辂能促进钢的回火脆性。4、W 在钢中的作用 （1）可提高钢的强度而不显著降低其韧性。 （2）银可降低钢的脆性转变温度，即可提高钢的低温韧性。 （3）改善钢的加工性和可焊性。 （4）银可以提高钢的抗腐蚀能力，不仅能耐酸，而且能抗碱和大气的腐8 /I 蚀。 5、钮在钢中的作用 （1）铝对铁素体有固溶强化作用。 （2）提高钢热强性 （3）抗氢侵蚀的作用。 （4）提高钢的淬透性。 缺点：钮的主要不良作用是它能使低合金钳钢发生石墨化的倾向。6、钩在钢中的作用 （1）提高强度 （2）提高钢的高温强度。 （3）提髙钢的抗氢性能。
合金元素在钢铁中的存在形式及其影响
合金元素在钢铁中的存在形式及其影响 一、碳 碳是钢铁中的重要元素，它是区分钢铁的主要标志之一。在决定钢号时，往往注意到碳的含量，碳对钢铁的性能起决定性的作用。由于碳的存在，才能将钢进行热处理，才能调节和改变其机械性能。当碳含量在一定范围内时，随着碳含量的增加，钢的硬度和强度得到提高，其塑性韧性下降；反之，则硬度和强度下降，而塑性和韧性提高。 碳在钢铁中的存在形式可分为下列两种： 1、化合碳：即碳以化合形态存在。在钢中主要以铁的碳化物（如Fe3C）和合金 元素的碳化物形态存在。在合金钢中常见的碳化物，如：Mn3C、Cr3C2、 WC、W2C、VC、MoC、TiC等，统称为化合碳。 2、游离碳：铁碳固溶体中的碳、无定形碳、石墨碳、退火碳等统称为游离碳。 高碳钢经退火处理时也会有部分游离碳析出。在铸铁中的碳，除了 极少量固溶于铁素体外，常常以游离形态或化合形态，或二者并存 的形态存在。化合碳与游离碳总和称为总碳量。在分析游离碳较多 的铸铁等试样时，应特别注意样品的代表性和均匀性。 游离碳一般不和酸起作用，而化合碳能溶于酸中，借此性质可分离游离碳。碳化铁容易溶解在各种酸中，并容易被空气所氧化，但是碳化铁不溶于冷的和稀的非氧化性酸（硫酸、盐酸）内，大部分碳化物以黑色或深褐色的沉淀而沉降下来，但是，这种沉淀在氧化剂甚至于在空气中的氧参与下都很易溶解，受到浓硫酸、浓硝酸作用时，碳化铁即被分解而析出不同组分的挥发性碳。 大多数合金元素的碳化物难溶于酸内，为使其完全分解，需采取适当的措施，例如： 1、在加热的情况下，将钢样用盐酸或硫酸处理，直至金属部分完全溶解，然后 小心加入硝酸使碳化物破坏。 2、钢样内如含有稳定的碳化物时，在用硝酸氧化以前，先行蒸发至开始冒硫酸 烟（或蒸发硫磷酸至冒硫酸白烟），然后再仔细地滴加浓硝酸。 3、在钢样中含有极稳定的碳化物，用上述方法不能溶解时，可将钢样用热盐酸、 硝酸或盐—硝混合酸处理后，再用高氯酸处理。在高氯酸蒸发的温度（约
合金元素在钢中的作用
第六章合金钢 合金钢的优点：高的强度和淬透性 第一节合金元素在钢中的作用 常用合金元素： 非碳化物形成元素——Co Ni Cu Si Al 碳化物形成元素——Zr Nb V Ti W Mo Cr Mn Fe 强中强弱 一、合金元素对钢中基本相的影响 1、形成合金铁素体 合金元素→溶入A →形成合金铁素体→固溶强化（Cr,Ni较好） 2、形成合金碳化物 弱碳化物形成元素形成合金渗碳体(Fe,Mn)3C 中强碳化物形成元素形成合金碳化物(Cr23C6，Fe3W3C) 强碳化物形成元素形成特殊碳化物（VC，TiC） 熔点、硬度和稳定性： 特殊碳化物> 合金碳化物> 合金渗碳体> Fe3C 二、合金元素对Fe-FeC相图的影响 合金元素对A相区影响 扩大A相区元素（Mn）——E、S点左下移 缩小A相区元素（Cr）——E、S点左上移 奥氏体钢：1Cr18Ni9 铁素体钢：1Cr17 莱氏体钢：W18Cr4V 三、合金元素对热处理的影响 1、对加热的影响 多数元素减缓A形成，阻碍晶粒长大 2、对冷却的影响 多数元素溶入A后→过冷A稳定性↑→Vc↑→淬透性↑ →Ms点↓→残余A量↑提高淬透性的意义： ①增加淬硬层深度 ②减少工件变形、开裂倾向3、对回火的影响 ①回火稳定性→抗回火软化的能力 ②产生二次硬化（析出特殊碳化物，产生弥散强化；A残→M或B下）
一、低合金高强度钢 碳素结构钢：Q195，Q215，Q235，Q255，Q275 低合金高强度钢：Q295，Q345，Q390，Q420，Q460 Q235+Me(<3%) →Q345 1、成分：~%C，合金元素2~3% 主加元素：Mn ——固溶强化 辅加元素：Ti,Cr,Nb ——弥散强化 使用状态：热轧或正火（F + P），不需最终热处理 2、性能：较高的σs ，良好的塑性韧性， 焊接性，抗蚀性，冷脆转变温度低 3、常用钢号：Q295 （09Mn2），Q345 (16Mn) 用途：工程结构——桥梁，船舶，车辆外壳、支架、压力容器 二、易切削结构钢 牌号：Y12，Y12Pb，Y30，Y 40Mn 性能：良好的切削加工性（170~240HBS，塑性低） 切削抗力小，刀具不易磨损，加工表面粗糙度低 应用：成批、大量生产时，制作性能要求不高的紧固件和小型零件 第三节合金钢的分类与牌号 一、合金钢分类 低合金钢——低合金高强度钢、易切削结构钢 合金结构钢——渗碳钢、调质钢、弹簧钢、滚动轴承钢 合金工具钢——合金工具钢、高速钢 特殊性能钢——不锈钢、耐热钢、耐磨钢 二、合金钢牌号 1、合金结构钢——20CrMnTi，60Si2Mn，25Cr2Ni4WA 2、滚动轴承钢——GCr15 3、合金工具钢——9Mn2V，CrWMn 4、高速钢——W18Cr4V，W6Mo5Cr4V2 5、不锈、耐热钢——4Cr13，0Cr18Ni11Ti，00Cr17Ni14Mo2 6、高锰耐磨钢——ZGMn13 学习思路： 用途→工作条件→性能要求→成分特点→热处理特点→典型钢种应用
合金元素在钢中的作用
合金元素在钢中的作用 2008-03-27 20:32 合金元素在钢中的作用 1、碳（C）：钢中含碳量增加，屈服点和抗拉强度升高，但塑性和冲击性降低，当碳量%超过时，钢的焊接性能变坏，因此用于焊接的低合金结构钢，含碳量一般不超过%。碳量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力，在露天料场的高碳钢就易锈蚀；此外，碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性。 2、硅（Si）：在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂，所以镇静钢含有－%的硅。如果钢中含硅量超过硅就算合金元素。硅能显著提高钢的弹性极限，屈服点和抗拉强度，故广泛用于作弹簧钢。在调质结构钢中加入－%的硅，强度可提高15－20%。硅和钼、钨、铬等结合，有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用，可制造耐热钢。含硅1－4%的低碳钢，具有极高的导磁率，用于电器工业做矽钢片。硅量增加，会降低钢的焊接性能。 (1)提高钢中固溶体的强度和冷加工硬化程度使钢的韧性和塑性降低。 (2) 硅能显著地提高钢的弹性极限、屈服极限和屈强比,这是一般弹簧钢。 (3)耐腐蚀性。硅的质量分数为15％一20％的高硅铸铁，是很好的耐酸材料。含有硅的钢在氧化气氛中加热时，表面也将形成一层SiO2薄膜，从而提高钢在高温时的抗氧化性。 缺点：（4）使钢的焊接性能恶化。 3、锰（Mn）：在炼钢过程中，锰是良好的脱氧剂和脱硫剂，一般钢中含锰－%。在碳素钢中加入%以上时就算“锰钢”，较一般钢量的钢不但有足够的韧性，且有较高的强度和硬度，提高钢的淬性，改善钢的热加工性能，如16Mn 钢比A3屈服点高40%。含锰11－14%的钢有极高的耐磨性，用于挖土机铲斗，球磨机衬板等。锰量增高，减弱钢的抗腐蚀能力，降低焊接性能。 （1）锰提高钢的淬透性。 （2）锰对提高低碳和中碳珠光体钢的强度有显著的作用。 （3）锰对钢的高温瞬时强度有所提高。 锰钢的主要缺点是，①含锰较高时，有较明显的回火脆性现象；②锰有促进晶粒长大的作用，因此锰钢对过热较敏感t在热处理工艺上必须注意。这种缺点可用加入细化晶粒元素如钼、钒、钛等来克服：⑧当锰的质量分数超过1％时，会使钢的焊接性能变坏，④锰会使钢的耐锈蚀性能降低。 4、磷（P）：在一般情况下，磷是钢中有害元素，增加钢的冷脆性，使焊接性能变坏，降低塑性，使冷弯性能变坏。因此通常要求钢中含磷量小于%，优质钢要求更低些。 5、硫（S）：硫在通常情况下也是有害元素。使钢产生热脆性，降低钢的延展性和韧性，在锻造和轧制时造成裂纹。硫对焊接性能也不利，降低耐腐蚀性。所以通常要求硫含量小于%，优质钢要求小于%。在钢中加入的硫，可以改善切削加工性，通常称易切削钢。
合金元素在钢中的作用
了合金化而加入的合金元素,最常用的有硅、锰、铬、镍、钼、钨、钒,钛,铌、硼、铝等。现分别说明它们在钢中的作用。 1、硅在钢中的作用: (1)提高钢中固溶体的强度与冷加工硬化程度使钢的韧性与塑性降低。 (2) 硅能显著地提高钢的弹性极限、屈服极限与屈强比,这就是一般弹簧钢。(3)耐腐蚀性。硅的质量分数为15％一20％的高硅铸铁,就是很好的耐酸材料。含有硅的钢在氧化气氛中加热时,表面也将形成一层SiO2薄膜,从而提高钢在高温时的抗氧化性。 缺点:(4)使钢的焊接性能恶化。 2、锰在钢中的作用 (1)锰提高钢的淬透性。 (2)锰对提高低碳与中碳珠光体钢的强度有显著的作用。 (3)锰对钢的高温瞬时强度有所提高。 锰钢的主要缺点就是,①含锰较高时,有较明显的回火脆性现象;②锰有促进晶粒长大的作用,因此锰钢对过热较敏感t在热处理工艺上必须注意。这种缺点可用加入细化晶粒元素如钼、钒、钛等来克服:⑧当锰的质量分数超过1％时,会使钢的焊接性能变坏,④锰会使钢的耐锈蚀性能降低。 3、铬在钢中的作用 (1)铬可提高钢的强度与硬度。 (2)铬可提高钢的高温机械性能。 (3)使钢具有良好的抗腐蚀性与抗氧化性 (4)阻止石墨化 (5)提高淬透性。 缺点:①铬就是显著提高钢的脆性转变温度②铬能促进钢的回火脆性。4、镍在钢中的作用 (1)可提高钢的强度而不显著降低其韧性。 (2)镍可降低钢的脆性转变温度,即可提高钢的低温韧性。 (3)改善钢的加工性与可焊性。 (4)镍可以提高钢的抗腐蚀能力,不仅能耐酸,而且能抗碱与大气的腐蚀。
5、钼在钢中的作用 (1)钼对铁素体有固溶强化作用。 (2)提高钢热强性 (3)抗氢侵蚀的作用。 (4)提高钢的淬透性。 缺点:钼的主要不良作用就是它能使低合金钼钢发生石墨化的倾向。6、钨在钢中的作用 (1) 提高强度 (2)提高钢的高温强度。 (3)提高钢的抗氢性能。 (4)就是使钢具有热硬性。因此钨就是高速工具钢中的主要合金元素。7、钒在钢中的作用 (1)热强性。 (2)钒能显著地改善普通低碳低合金钢的焊接性能。8、钛在钢中的作用 (1)钛能改善钢的热强性,提高钢的抗蠕变性能及高温持久强度;(金属材料长期在高温条件下受热应力的作用而产生缓慢、连续的塑性变形的现象,叫金属的蠕变) (2)并能提高钢在高温高压氢气中的稳定性。使钢在高压下对氢的稳定性高达600℃以上,在珠光体低合金钢中,钛可阻止钼钢在高温下的石墨化现象。因此,钛就是锅炉高温元件所用的热强钢中的重要合金元素之一。 9、铌在钢中的作用 (1)铌与碳、氮、氧都有极强的结合力,并与之形成相应的极为稳定的化合物,因而能细化晶粒,降低钢的过热敏感性与回火脆性。 (2)有极好的抗氢性能。 (3)铌能提高钢的热强性 10、硼在钢中的作用 ; (1)提高钢的淬透性。 (2)提高钢的高温强度。强化晶界的作用。 11、铝在钢中的作用
各种合金元素对钢性能的影响
三、各种合金元素对钢性能的影响 目前在合金钢中常用的合金元素有：铬(Cr)，锰(Mn)，镍(Ni)，硅(Si)，硼(B)，钨(W)，钼(Mo)，钒(V)，钛(Ti)和稀土元素(Re)等。五大元素:硅、锰、碳、磷、硫。五大杂质元素:氧、氮、磷、硫、氢。 1、碳（C）：钢中含碳量增加，屈服点和抗拉强度升高，但塑性和冲击性降低，当碳量0.23%超过时，钢的焊接性能变坏，因此用于焊接的低合金结构钢，含碳量一般不超过0.20%。碳量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力，在露天料场的高碳钢就易锈蚀；此外，碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性。 2、硅（Si）：在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂，所以镇静钢含有0.15－0.30%的硅。如果钢中含硅量超过0.50-0.60%，硅就算合金元素。硅能显著提高钢的弹性极限，屈服点和抗拉强度，故广泛用于作弹簧钢。在调质结构钢中加入1.0－1.2%的硅，强度可提高15－20%。硅和钼、钨、铬等结合，有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用，可制造耐热钢。含硅1－4%的低碳钢，具有极高的导磁率，用于电器工业做矽钢片。硅量增加，会降低钢的焊接性能。硅可提高强度、高温疲劳强度、耐热性及耐H2S等介质的腐蚀性。硅含量增高会降低钢的塑性和冲击韧性。 3、锰（Mn）：在炼钢过程中，锰是良好的脱氧剂和脱硫剂，一般钢中含锰0.30－0.50%。在碳素钢中加入0.70%以上时就算“锰钢”，较一般钢量的钢不但有足够的韧性，且有较高的强度和硬度，提高钢的淬性，改善钢的热加工性能，如16Mn钢比A3屈服点高40%。含锰11－14%的钢有极高的耐磨性，用于挖土机铲斗，球磨机衬板等。锰量增高，减弱钢的抗腐蚀能力，降低焊接性能。锰可提高钢的强度，增加锰含量对提高低温冲击韧性有好处。 4、磷（P）：在一般情况下，磷是钢中有害元素，增加钢的冷脆性，使焊接性能变坏，降低塑性，使冷弯性能变坏。因此通常要求钢中含磷量小于0.045%，优质钢要求更低些。 5、硫（S）：硫在通常情况下也是有害元素。使钢产生热脆性，降低钢的延展性和韧性，在锻造和轧制时造成裂纹。硫对焊接性能也不利，降低耐腐蚀性。所以通常要求硫含量小于0.055%，优质钢要求小于0.040%。在钢中加入0.08-0.20%的硫，可以改善切削加工性，通常称易切削钢。 6、铬（Cr）：在结构钢和工具钢中，铬能显著提高强度、硬度和耐磨性，但同时降低塑性和韧性。铬又能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性，因而是不锈钢、耐热钢的重要合金元素。铬是合金结构钢主加元素之一，在化学性能方面它不仅能提高金属耐腐蚀性能，也能提高抗氧化性能。当其含量达到13％时，能使钢的耐腐蚀能力显著提高，并增加钢的热强性。铬能提高钢的淬透性，显著提高钢的强度、硬度和耐磨性，但它使钢的塑性和韧性降低。 7、镍（Ni）：镍能提高钢的强度，而又保持良好的塑性和韧性。镍对酸碱有较高的耐腐蚀能力，在高温下有防锈和耐热能力。但由于镍是较稀缺的资源，故
常用合金元素在钢中的作用
几种常用合金元素在钢中的作用 为了合金化而加入的合金元素，最常用的有硅、锰、铬、镍、钼、钨、钒，钛，铌、硼、铝等。现分别说明它们在钢中的作用。 1、硅在钢中的作用: (1)提高钢中固溶体的强度和冷加工硬化程度使钢的韧性和塑性降低。 (2) 硅能显著地提高钢的弹性极限、屈服极限和屈强比,这是一般弹簧钢。 (3)耐腐蚀性。硅的质量分数为15％一20％的高硅铸铁，是很好的耐酸材料。含有硅的钢在氧化气氛中加热时，表面也将形成一层SiO2薄膜，从而提高钢在高温时的抗氧化性。 缺点：（4）使钢的焊接性能恶化。 2、锰在钢中的作用 （1）锰提高钢的淬透性。 （2）锰对提高低碳和中碳珠光体钢的强度有显著的作用。 （3）锰对钢的高温瞬时强度有所提高。 锰钢的主要缺点是，①含锰较高时，有较明显的回火脆性现象；②锰有促进晶粒长大的作用，因此锰钢对过热较敏感t在热处理工艺上必须注意。这种缺点可用加入细化晶粒元素如钼、钒、钛等来克服：⑧当锰的质量分数超过1％时，会使钢的焊接性能变坏，④锰会使钢的耐锈蚀性能降低。 3、铬在钢中的作用 （1）铬可提高钢的强度和硬度。 （2）铬可提高钢的高温机械性能。 （3）使钢具有良好的抗腐蚀性和抗氧化性 （4）阻止石墨化 （5）提高淬透性。 缺点：①铬是显著提高钢的脆性转变温度②铬能促进钢的回火脆性。 4、镍在钢中的作用 （1）可提高钢的强度而不显著降低其韧性。 （2）镍可降低钢的脆性转变温度，即可提高钢的低温韧性。 （3）改善钢的加工性和可焊性。 （4）镍可以提高钢的抗腐蚀能力，不仅能耐酸，而且能抗碱和大气的腐蚀。 5、钼在钢中的作用 （1）钼对铁素体有固溶强化作用。 （2）提高钢热强性 （3）抗氢侵蚀的作用。 （4）提高钢的淬透性。 缺点：钼的主要不良作用是它能使低合金钼钢发生石墨化的倾向。 6、钨在钢中的作用 (1) 提高强度 （2）提高钢的高温强度。 （3）提高钢的抗氢性能。 （4）是使钢具有热硬性。因此钨是高速工具钢中的主要合金元素。 7、钒在钢中的作用 (1)热强性。 （2）钒能显著地改善普通低碳低合金钢的焊接性能。 8、钛在钢中的作用 （1）钛能改善钢的热强性，提高钢的抗蠕变性能及高温持久强度； （2）并能提高钢在高温高压氢气中的稳定性。使钢在高压下对氢的稳定性高达600℃以
合金元素在钢中的作用完整版
了合金化而加入的合金元素，最常用的有硅、锰、铬、镍、钼、钨、钒，钛，铌、硼、铝等。现分别说明它们在钢中的作用。1、硅在钢中的作用: (1)提高钢中固溶体的强度和冷加工硬化程度使钢的韧性和塑性降低。(2) 硅能显著地提高钢的弹性极限、屈服极限和屈强比,这是一般弹簧钢。(3)耐腐蚀性。硅的质量分数为15％一20％的高硅铸铁，是很好的耐酸材料。含有硅的钢在氧化气氛中加热时，表面也将形成一层SiO2薄膜，从而提高钢在高温时的抗氧化性。缺点：（4）使钢的焊接性能恶化。2、锰在钢中的作用（1）锰提高钢的淬透性。（2）锰对提高低碳和中碳珠光体钢的强度有显著的作用。（3）锰对钢的高温瞬时强度有所提高。锰钢的主要缺点是，①含锰较高时，有较明显的回火脆性现象；②锰有促进晶粒长大的作用，因此锰钢对过热较敏感t在热处理工艺上必须注意。这种缺点可用加入细化晶粒元素如钼、钒、钛等来克服：⑧当锰的质量分数超过1％时，会使钢的焊接性能变坏，④锰会使钢的耐锈蚀性能降低。3、铬在钢中的作用（1）铬可提高钢的强度和硬 度。（2）铬可提高钢的高温机械性能。（3）使钢具有良好的抗腐蚀性和抗氧化性（4）阻止石墨化（5）提高淬透性。缺点：①铬是显著提高钢的脆性转变温度②铬能促进钢的回火脆性。4、镍在钢中的作用（1）可提高钢的强度而不显著降低其韧性。（2）镍可降低钢的脆性转变温度，即可提高钢的低温韧性。（3）改善钢的加工性和可焊性。（4）镍可以提高钢的抗腐蚀能力，不仅能耐酸，而且能抗碱和大气的腐蚀。5、钼在钢中的作 用（1）钼对铁素体有固溶强化作用。（2）提高钢热强性（3）抗氢侵蚀的作用。（4）提高钢的淬透性。缺点：钼的主要不良作用是它能使低合金钼钢发生石墨化的倾向。6、钨在钢中的作用(1) 提高强度（2）提
最新18种合金元素对钢性能的影响汇总
18种合金元素对钢性 能的影响
热加工行业论坛's Archiver 热加工行业论坛 ?◆铸造基础知识◆ ?各种合金元素对钢性能的影响(共18种元素) 各种合金元素对钢性能的影响(共18种元素) 1、Al （1）Al当钢中其含量小于3～5%时，是一有益的元素。其作用是：高的抗氧化性和电阻。 ①作为强烈脱氧剂加进的Al，可生成高度细碎的、超显微的氧化物，分散于钢体积中。因而可阻止钢加热时的晶粒长大（含Al＜10%，在加热＜1200℃才有细化作用，否则其作用甚小）和改善钢的淬透性。所以这些氧化物成为结晶的中心，而在钢冷却时又对A体分解起促进作用。 作为合金元素，有助于钢的氮化，因而可提高钢的热稳定性。所以AlN本身在加热时具有高稳定性，①与②都有利于减弱钢的过热倾向。 ③可改善钢的抗氧化性，考虑②和③， ④能提高钢的电阻，与Cr共同用于制造高电阻铬铝合金：如Cr13Al4、1Cr17Al5、1Cr25Al5。Al使电阻增高的程度比Cr还高的多。在Cr钢中加Al，会粗晶易脆，所以其量一般不超过5%，个别才有8～9%。 ⑤对硅钢而言，Al可减少α铁心损失，降低磁感强度，与氧结合可减弱磁时效现象，但Al的氧化物会使磁性变坏。Al（＞0.5%）也会使硅钢变脆。 （2）Al的不良影响 ①促进钢的石墨化，减少合金相中的碳溶浓度，所以硬度、强度降低。 ②加速脱碳 当Al含量增加至3～5%时，8～9%将会大大地促进钢锭的柱状结晶过程。因此而大大增加钢的机械热加工的困难，也使钢极易脱碳。（其热加工之所以困难是因为该合金钢锭具有粗晶结构，且其晶体的解理极弱，所以导热性低，加热时容易出现大的温度差而锻裂，甚至钢锭的去皮加工都会使其晶界氧化而破坏。此外，它在800℃以上的高温长时间停置也极易变脆。 一般合金钢中含Al量： 合金结构钢： Al=0.4～1.1% (38CrAlA、38CrMoAlA、38CrWVAlA等) 耐热不起皮钢：Al=1.1～4.5% (Cr13SiAl、Cr24Al2Si、Cr17Al4Si等) 电热合金： Al=3.5～6.5% (Cr13Al4、1Cr17Al5、Cr8Al5、0Cr17Al5等) 甚至Al=8% Cr7Al7：考虑电热合金受荷不大，虽有脆性，仍可使用。 2、Si （1）一般合金钢中的Si含量不会高于3.5%，更多时（4.8～6.5%）将使钢具有很高的脆性。 Si的有益作用：高的热强性和弹性极限，高的导磁率，涡流损失少。 ①象Al、Cr一样，其氧化物均是尖晶石类型的组织。其晶格常数与α-Fe、γ-Fe区别小。因为其氧化物与金属分界处的晶胞之间就紧密而强固地结合在一起，氧化皮紧密地被贴在金属上，甚至在高温下也不剥落。所以它具有很强的抗氧化性和耐热性能，而被加入耐热钢。