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通常情况下,钢中的哪些合金元素对加工有利?哪些不利?

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1#
发表于 2010-1-26 16:53:05 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
通常情况下,钢中的哪些合金元素对加工有利?哪些不利?
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2#
发表于 2010-1-26 20:05:50 | 只看该作者
记得当年上学时书上写的是S  Ca  Pb
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3#
发表于 2010-1-27 08:30:53 | 只看该作者
偶也想知道这个问题
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4#
发表于 2010-1-27 09:45:04 | 只看该作者
元素符号 对组织的影响 对 性 能 的 影 响
" \% l" a1 t5 E4 RAl 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。在渗碳钢中促使形成坚硬耐蚀的渗碳层。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
5 k% }1 e: _( k1 M/ oAs 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% H6 j4 u, f2 g
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
( t9 ~3 p0 \( z' b& MC 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! Z* |* b) O: G( k7 G
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4 W$ ~: k# w" z" a' e4 v
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,(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和475℃脆性
/ N! s' d) z# I# oCu 扩大γ相区,但不无限固溶;在α铁及γ铁中的最大溶解度分别约2%或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8 M. S5 w% J# [) I2 M
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 氢易使钢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8 ^1 J5 V9 e+ H7 I2 X8 E
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$ j- n. ]0 T% j9 O7 q
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,形成弥漫分布的特殊碳化物,有二次硬化作用。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+ X+ |. a& m: d! Q+ _
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0.1%及2.8%。不形成碳化物,氮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  T+ R& j* K. U5 P3 f" z# e1 u
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,却细化晶粒并降低钢的淬透性。增加钢的回火稳定性,有二次硬化作用。微量铌可以在不影响钢的塑性或韧性的情况下,提高钢的强度。由于细化晶粒的作用,提高钢的冲击韧性并降低其脆性转折温度。当含量大于碳含量的8倍时,几乎可以固定钢中所有的碳,使钢具有很好的抗氢性能;在奥氏体钢中,可以防止氧化介质对钢的晶间腐蚀。由于固定钢中的碳和沉淀硬化作用,可以提高热强钢的高温性能,如蠕变强度等
& b! Q; f0 z& K; \8 XNi 扩大γ相区,形成无限固溶体,在α铁中的最大溶解度约10%。不形成碳化物 固溶强化及提高淬透性的作用中等。细化铁素体晶粒,在强度相同的条件下,提高钢的塑性和韧性,特别是低温韧性。为主要奥氏体形成元素并改善钢的耐蚀性能。与铬、钼等联合使用,提高钢的热强性和耐蚀性,为热强钢及奥氏体不锈耐酸钢的主要合金元素之一) ?6 i* [$ D0 {0 ^
O 缩小γ相区,但由于氧化铁的形成,不形成γ相圈;在α铁及γ铁中的最大溶解度分别约为0.03%及0.003% 固溶于钢中的数量极少,所以对钢性能的影响并不显著。超过溶解度部分的氧以各种夹杂的形式存在,对钢塑性及韧性不利+ _0 i7 {4 i% Y9 Z* |
P 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2.8%及0.25%。不形成碳化物,但含量高时易形成Fe3P 固溶强化及冷作硬化作用极强;与铜联合使用,提高低合金高强度钢的耐大气腐蚀性能,但降低其冷冲压性能。与硫锰联合使用,增加钢的被切削性。在钢中偏析严重。增加钢的回火脆性及冷脆敏感性7 X3 P/ J" u: z8 v) O, L
Pb 基本上不溶于钢中 含量在0.2%左右并以极微小的颗粒存在时,能在不显著影响其他性能的前提下,改善钢的被切削性
- [7 T9 d- B2 ^( QRE 包括元素周期表ⅢB族中镧系元素及钇和钪,共17个元素。它们都缩小γ相区,除镧外,都由于中间化合物的形成而不形成γ相圈;它们在铁中的溶解度都很低,如铈和钕的溶解度都不超过0.5%。它们在钢中,半数以上进入碳化物中,小部分进入夹杂物中,其余部分存在于固溶体中。它们和氧、硫、磷、氮、氢的亲和力很强,和砷、锑、铅、铋、锡等也都能形成熔点较高的化合物 有脱气、脱硫和消除其他有害杂质的作用。还改善夹杂物的形态和分布,改善钢的铸态组织,从而提高钢的质量。0.2%的稀土加入量可以提高钢的抗氧化性、高温强度及蠕变强度;也可以较大幅度地提高不锈耐酸钢的耐蚀性# \  d+ U. v# ^5 E- V
S 缩小γ相区,因有FeS的形成,未能形成γ相圈。在铁中溶解度很小,主要以硫化物的形式存在 提高硫和锰的含量,可以改善钢的被切削性。在钢中偏析严重,恶化钢的质量。如以熔点较低的FeS的形式存在时,将导致钢的热脆现象。为了防止因硫导致的热脆应有足够的锰,使形成熔点较高的MnS。硫含量偏高,焊接时由于SO2的产生,将在焊缝金属内形成气孔和疏松; A7 q  c+ w- E8 N5 A7 H
Si 缩小γ相区,形成γ相圈;在α铁及γ铁中的溶解度分别为18.5%及2.15%。不形成碳化物 为常用的脱氧剂。对铁素体的固溶强化作用仅次于磷,提高钢的电阻率,降低磁滞损耗,对磁导率也有所改善,为硅钢片的主要合金化元素。提高钢的淬透性和抗回火性,对钢的综合力学性能,特别是弹性极限有利。还可增强钢在自然条件下的耐蚀性。为弹簧钢和低合金高强度钢中常用的合金元素。含量较高时,对钢的焊接性不利,因焊接时飞溅较严重,有损焊缝质量,并易导致冷脆;对中高碳钢回火时易产生石墨化
$ ?+ a  K7 W3 G) |" Z$ yTi 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为7%及0.75%,系最强的碳化物形成元素,与氮的亲和力也极强 固溶状态时,固溶强化作用极强,但同时降低固溶体的韧性。固溶于奥氏体中提高钢淬透性的作用很强,但化合钛,由于其细微颗粒形成新相的晶核从而促进奥氏体分解,降低钢的淬透性。提高钢的回火稳定性,并有二次硬化作用。含量高时析出弥散分布的拉氏相TiFe2,而产生时效强化作用。提高耐热钢的抗氧化性和热强性,如蠕变和持久强度。在高镍含铝合金中形成γ′相〔Ni3(Al,Ti)〕,弥散析出,提高合金的热强性,有防止和减轻不锈耐酸钢晶间和应力腐蚀的作用。由于细化晶粒和固定碳,对钢的焊接性有利/ V2 z6 g- P! U/ U
V 缩小γ相区,形成γ相圈;在α铁中无限固溶,在γ铁中的最大溶解度约1.35%。强碳化物及氮化物形成元素 固溶于奥氏体中可提高钢的淬透性;但以化合物状态存在的钒,由于这类化合物的细小颗粒形成新相的晶核,将降低钢的淬透性。增加钢的回火稳定性并有强烈的二次硬化作用。有细化晶粒作用,所以对低温冲击韧度有利。碳化钒是金属碳化物中最硬最耐磨的,可提高工具钢的使用寿命。钒通过细小碳化物颗粒的弥散分布可以提高钢的蠕变和持久强度。钒、碳含量比大于5.7时可防止或减轻介质对不锈耐酸钢的晶间腐蚀,并大大提高钢抗高温高压氢腐蚀的能力,但对钢高温抗氧化不利
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5#
 楼主| 发表于 2010-1-27 14:31:18 | 只看该作者
我对上面的东西看的不懂,我就想知道通常情况哪些合金元素对加工有利哪些不利。
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6#
 楼主| 发表于 2010-2-24 09:25:04 | 只看该作者
有害 :Cr、Ni、V、Mo、W、Mn、Si、Al
4 }2 n; k) y" n7 \5 H有利:S、Se、Pb、Bi、Ca、P
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7#
发表于 2010-2-26 10:56:59 | 只看该作者
1、硅在钢中的作用:  o. n0 r  c# q" x* c) Y! O
    (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。
6 A% m' y" i; ^5 |: I& {    (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。" [# j3 s& p! S6 z, v: R& l
    (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。
( Q8 S  v( W. h  a    缺点:(4)使钢的焊接性能恶化。+ }; G% M  X  W4 J
    2、锰在钢中的作用
, T' [* m7 ?) r: }    (1)锰提高钢的淬透性。
7 b# o& E6 g% c+ g    (2)锰对提高低碳和中碳珠光体钢的强度有显著的作用。3 e- z( D. |! N- ]5 h& G8 F" \
    (3)锰对钢的高温瞬时强度有所提高。
  S1 [3 F" p, ]2 B) z; `- ?    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。
( ~, ]! h( c$ |    3、铬在钢中的作用
6 g$ c; M  F: y( Q: Q    (1)铬可提高钢的强度和硬度。9 y0 h$ v( l. o. g5 ~, U  P4 h% h
    (2)铬可提高钢的高温机械性能。
- h1 J9 @6 v! t5 e. z    (3)使钢具有良好的抗腐蚀性和抗氧化性
) y' T' W9 Q3 ?4 X- g$ Q0 j5 j/ ~    (4)阻止石墨化
2 H0 ?, W+ x2 R0 ?) {8 g4 O    (5)提高淬透性。
" [# S1 L1 w  ]( d, S    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。9 `# L9 z: e/ P$ {. u
    4、镍在钢中的作用
  C" B  w% y. s2 t: e2 T; }    (1)可提高钢的强度而不显著降低其韧性。; P7 [( O0 S0 v
    (2)镍可降低钢的脆性转变温度,即可提高钢的低温韧性。1 B0 p& d' i$ e" ~+ [$ d8 Z8 S
    (3)改善钢的加工性和可焊性。1 |8 q. H" P2 @: ?
    (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。2 l5 a/ S5 S+ ?: P
    5、钼在钢中的作用! b8 Q1 {8 u8 c+ n4 N
    (1)钼对铁素体有固溶强化作用。
4 `# K' ~& [# b- s& O6 d    (2)提高钢热强性
3 h/ E- K. ?$ v    (3)抗氢侵蚀的作用。" `# ^+ ^, z1 ]
    (4)提高钢的淬透性。
, @$ ^7 D+ d& n! G1 I% E    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。4 I' e8 t0 s' R3 L& F( C
    6、钨在钢中的作用
, K1 u8 b- H. h    (1) 提高强度$ c( \$ S0 T9 T0 |+ v/ u' ^
   (2)提高钢的高温强度。; N4 x! d0 i8 J* {
   (3)提高钢的抗氢性能。
0 {7 \5 G0 j" `9 |; V* ?2 z   (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。
3 x- x( @+ m2 u2 I    7、钒在钢中的作用) h( b- J/ L1 t' X
     (1)热强性。' R0 `" J' c  B8 D
    (2)钒能显著地改善普通低碳低合金钢的焊接性能。(Mn相反)
9 l" I  m5 d6 s1 i/ ~6 A    8、钛在钢中的作用( A" n1 b2 _4 {! W( Y8 A
    (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;6 V$ x# k, D3 Q) t7 |$ ]
    (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,钛是锅炉高温元件所用的热强钢中的重要合金元素之一。8 r% ^7 Q. w: ]: t& a, K' E
    9、铌在钢中的作用2 a! t7 D$ t- a6 O" w6 Z
    (1)铌和碳、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和回火脆性。4 T' I' r* O4 c
    (2)有极好的抗氢性能。(注:钼、钒、钛、铌都能细化晶粒)5 t( f" V, j' t* Y( B( i1 x
    (3)铌能提高钢的热强性  (钛也可提高热强性)
9 j/ ?5 N. v! M1 H; E    10、硼在钢中的作用 ;
( B& e4 X6 ^& }0 E" m  s+ w    (1)提高钢的淬透性。7 o4 n" a! x3 R) k4 k) L- x
    (2)提高钢的高温强度。强化晶界的作用。8 F8 d# i* P, U8 V
    11、铝在钢中的作用# B& f% s# [) m2 ?# W
    (1)用作炼钢时的脱氧定氮剂,细化晶粒,抑制低碳钢的时效,改善钢在低温时的韧性,特别是降低了钢的脆性转变温度;; j2 Y9 M5 l, D5 g
    (2)提高钢的抗氧化性能。曾对铁铝合金的抗氧化性进行了较多的研究;4%AI即可改变氧化皮的结构,加入6%A1可使钢在980C以下具有抗氧化性。当铝和铬配合并用时,其抗氧化性能有更大的提高。例如,含铁50%一55%、铬30%一35%、铝10%一15%的合金,在1 400C高温时,仍具有相当好的抗氧化性。由于铝的这一作用,近年来,常把铝作为合金元素加入耐热钢中。
# `+ n) a$ c4 u/ _2 A" |3 s    (3)此外,铝还能提高对硫化氢和V2O5的抗腐蚀性。
9 S0 j& I2 z5 v- O, Z+ R    缺点:①脱氧时如用铝量过多,将促进钢的石墨化倾向。②当含铝较高时.其高温强度和韧性较低。
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8#
 楼主| 发表于 2010-3-1 13:20:24 | 只看该作者
多谢指点。
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9#
发表于 2010-3-2 08:03:58 | 只看该作者
不错,收藏学习。
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