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 · 發表于 2010-1-26 16:53:05

成形極限 · 發表于 2010-1-26 20:05:50

記得當年上學時書上寫的是S Ca Pb

愛林158 · 發表于 2010-1-27 08:30:53

偶也想知道這個問題

古韻 · 發表于 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，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、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，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，對鋼的一般力學性能影響不大，但增加回火脆性敏感性
B 縮小γ相區，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，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，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 ，Fe）7C3，（Cr ，Fe）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，易發生σ和475℃脆性
Cu 擴大γ相區，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，經固溶處理和時效后可產生時效強化作用。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，在熱變形加工時導致高溫銅脆現象。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力腐蝕的穩定性
H 擴大γ相區，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生白點等不允許有的缺陷，也是導致焊縫熱影響區中發生冷裂的重要因素。因此，應采取一切可能的措施降低鋼中的氫含量
Mn 擴大γ相區，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而導致的熱脆現象。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，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腐蝕的能力
N 擴大γ相區，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，殘余氮會導致時效脆性
Nb 縮小γ相區，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存在時，卻細化晶粒并降低鋼的淬透性。增加鋼的回火穩定性，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，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，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，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，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的作用。還改善夾雜物的形態和分布，改善鋼的鑄態組織，從而提高鋼的質量。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，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，惡化鋼的質量。如以熔點較低的FeS的形式存在時，將導致鋼的熱脆現象。為了防止因硫導致的熱脆應有足夠的錳，使形成熔點較高的MnS。硫含量偏高，焊接時由于SO2的產生，將在焊縫金屬內形成氣孔和疏松
Si 縮小γ相區，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，有損焊縫質量，并易導致冷脆；對中高碳鋼回火時易產生石墨化
Ti 縮小γ相區，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，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。硅的質量分數為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當錳的質量分數超過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定性。使鋼在高壓下對氫的穩定性高達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、氧都有極強的結合力，并與之形成相應的極為穩定的化合物，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構，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 · 發表于 2010-3-1 13:20:24

多謝指點。

shunchengyang · 發表于 2010-3-2 08:03:58

不錯，收藏學習。

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通常情況下，鋼中的哪些合金元素對加工有利？哪些不利？