钢铁材料中主要元素作用.docVIP

钢铁材料中主要元素的作用 元素符号 对组织的影响 对性能的影响 AL 缩小γ相区，形成γ相圈；在α铁及γ铁中的最大溶解度分别为36%及0.6%，不形成碳化物，但与氮及氧亲和力极强 主要用来脱氧和细化晶粒。在渗氮钢中促使形成坚硬耐蚀的渗氮层。含量高时，赋予钢高温抗氧化及耐氧化性介质、H2S气体的腐蚀作用。固溶强化作用大。在耐热合金中，与镍形成γ’相（Ni3Al），从而提高其热强性。有促使石墨化倾向，对淬透性影响不显著 As 缩小γ相区，形成γ相圈，作用与磷相似，在钢中偏析严重 含量不超过0.2%时，对钢的一般力学性能影响不大，但增加回火脆性敏感性 B 缩小γ相区，但因形成Fe2B，不形成γ相圈。在α铁及γ铁中的最大溶解度分别为不大于0.008%及0.02% 微量硼在晶界上阻抑铁素体晶核的形成，从而延长奥氏体的孕育期，提高钢的淬透性。但随钢中碳含量的增加，此种作用逐渐减弱以至完全消失 C 扩大γ相区，但因渗碳体的形成，不能无限固溶 。在α铁及γ铁中的最大溶解度分别为0.02%及2.1% 随含量的增加，提高钢的硬度和强度，但降低其塑性和韧性 Co 无限固溶于γ铁，在α铁中的溶解度为76%。非碳化物形成元素 有固溶强化作用，赋予钢红硬性，改善钢的高温性能和抗氧化及耐腐蚀的能力，为超硬高速钢及高温合金的重要合金化元素。提高钢的Ms点，降低钢的淬透性 Cr 缩小γ相区，形成γ相圈；在α铁中无限固溶，在γ铁中的最大溶解度为12.5%，中等碳化物形成元素，随铬含量的增加，可形成(Fe，Cr)3C，(Cr，Fe)7C3及(Cr，Fe)23C6等碳化物 增加钢的淬透性并有二次硬化作用，提高高碳钢的耐磨性。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，并增加钢的热强性。为不锈耐酸钢及耐热钢的主要合金化元素。含量高时，易发生σ相合475℃脆性 Cu 扩大γ相区，但不无限固溶；在α铁及γ铁中最大溶解度分别约2%或者8.5%。在724℃及700℃时，在α铁中的溶解度剧降至0.68%及0.52% 当含量超过0.75%时，经固溶处理和时效后可产生时效强化作用。含量低时，其作用与镍相似，但较弱。含量较高时，对热变形加工不利，如超过0.30%，在氧化气氛中加热，由于选择性氧化作用，在表面将形成一富铜层，在高温熔化并侵蚀钢表面层的晶粒边界，在热变形加工时导致高温铜脆现象。如钢中同时含有超过铜含量1/3的镍，则可避免此种铜脆的发生，如用于铸钢件则无上述弊病。在低碳低合金钢中，特别与磷同时存在时，可提高钢的抗大气腐蚀性能。Cu2%~3%在奥氏体不锈钢中可提高其对硫酸、磷酸及盐酸等的抗腐蚀性及对应力腐蚀的稳定性 H 扩大γ相区，在奥氏体中的溶解度远大于在铁素体中的溶解度；而在铁素体中的溶解度也随温度的下降而剧减 氢使钢易产生白点等不允许有的缺陷，也是导致焊缝热影响区中发生冷裂的重要因素。因此，应采取一切可能的措施降低钢中的氢含量 Mn 扩大γ相区，形成无限固溶体。对铁素体及奥氏体均有较强的固溶强化作用。为弱碳化物形成元素，进入渗碳体替代部分铁原子，形成合金渗碳体 与硫形成熔点较高的MnS，可防止因FeS而导致的热脆现象。降低钢的下临界点，增加奥氏体冷却时的过冷度，细化珠光体组织以改善其机械性能，为低合金钢的重要合金化元素之一，并为无镍及少镍奥氏体钢的主要奥氏体化元素。提高钢的淬透性的作用强，但有增加晶粒粗化和回火脆性的不利倾向 Mo 缩小γ相区，形成γ相圈；在α铁及γ铁中的最大溶解度分别约4%及37.5%。强碳化物形成元素 阻抑奥氏体到珠光体转变的能力最强，从而提高钢的淬透性，并为贝氏体高强度钢的重要合金化元素之一。含量约0.5%时，能降低或抑止其他合金元素导致的回火脆性。在较高回火温度下，形成弥散分布的特殊碳化物，在二次硬化作用。提高钢的热强性和蠕变强度，含Mo2%~3%能增加耐蚀钢抗有机酸及还原性介质腐蚀的能力 N 扩大γ相区，但由于形成氮化铁而不能无限固溶；在α铁及γ铁中的最大溶解度分别约为0.1%及2.8%。不形成碳化物，但与钢中其他合金元素形成氮化物，如TiN，VN，AlN等 有固溶强化和提高淬透性的作用，但均不太显著。由于氮化物在晶界上析出，提高晶界高温强度，从而增加钢的蠕变强度。在奥氏体钢中，可以取代一部分镍。与钢中其他元素化合，有沉淀硬化作用；对钢抗腐蚀性能的影响不显著，但钢表面渗氮后，不仅增加其硬度和耐磨性能，也显著改善其抗蚀性。在低碳钢中，残余氮会导致时效脆性 Nb 缩小γ相区，但由于拉氏相NbFe2的形成而不形成γ相圈；在α铁及γ铁中的最大溶解度分别约为1.8%及2.0%。强碳化物及氮化物形成元素 部分元素进入固溶体，固溶强化作用很强。固溶于奥氏体时，显著提高钢的淬透性；但以碳化物及氧化物微细颗粒形态存在时，却细化晶粒并降