表1—38主要合金元素對鋼性能影響的有關(guān)說明
元素名稱
對性能主要影響
Al
主要作用為細(xì)化晶粒和脫氧,在滲氮鋼中能促成滲氮層,含量高時,能提高高溫抗氧化性,耐H2s氣體的腐蝕作用,固溶強(qiáng)化作用大,提高耐熱合金的熱強(qiáng)性,有促使石墨化傾向
B
微量硼能提高鋼的淬透性,但隨鋼中碳含量增加,淬透性的提高逐漸減弱以至完全消失
C
含量增加,鋼的硬度和強(qiáng)度也提高,但塑性和韌性隨之下降
C0
有固溶強(qiáng)化作用,使鋼具有紅硬性,提高高溫性能、抗氧化和耐腐蝕性,為高溫合金及超硬高速鋼的重要合金元素,提高鋼的Ms點,降低鋼的淬透性
Cr
提高鋼的淬透性,并有二次硬化作用,增加高碳鋼的耐磨性,含量超過12%時,使鋼具有良好的高溫抗氧化性和耐氧化性介質(zhì)腐蝕作用,提高鋼的熱強(qiáng)性,是不銹耐酸鋼及耐熱鋼的主要合金元素,但含量高時易產(chǎn)生脆性
Cu
含量低時,作用和鎳相似,含量較高時,對熱變形加工不利,如超過O.30%時,在熱變形加工時導(dǎo)致高溫銅脆現(xiàn)象,含量高于O.75%時,經(jīng)固溶處理和時效后可產(chǎn)生時效強(qiáng)化作用。在低碳合金鋼中,特別是與磷同時存在,可提高鋼的抗大氣腐蝕性,2%一3%的銅在不銹鋼中可提高對硫酸、磷酸及鹽酸等的抗腐蝕性及對應(yīng)力腐蝕的穩(wěn)定性
Mn
降低鋼的下臨界點,增加奧氏體冷卻時的過冷度,細(xì)化珠光體組織以改善其力學(xué)性能,為低合金鋼的重要合金元素,能明顯提高鋼的淬透性,但有增加晶粒粗化和回火脆性的不利傾向
Mo
提高鋼的淬透性,含量0.5%時,能降低回火脆性,有二次硬化作用。提高熱強(qiáng)性和蠕變強(qiáng)度,含量2%~3%時,提高抗有機(jī)酸及還原性介質(zhì)腐蝕能力
N
有不明顯的固溶強(qiáng)化及提高淬透性的作用,提高蠕變強(qiáng)度,與鋼中其他元素化合,有沉淀硬化作用,表面滲氮,提高硬度及耐磨性,增加抗蝕性,在低碳鋼中,殘余氮會導(dǎo)致時效脆性
Nb
固溶強(qiáng)化作用很明顯,提高鋼的淬透性(溶于奧氏體時),增加回火穩(wěn)定性,有二次硬化作用,提高鋼的強(qiáng)度、沖擊韌性,當(dāng)含量高時(大于碳含量的8倍),使鋼具有良好的抗氫性能,并提高熱強(qiáng)鋼的高溫性能(蠕變強(qiáng)度等)
Ni
提高塑性及韌性,(提高低溫韌性更明顯),改善耐蝕性能,與鉻、鉬聯(lián)合使用,提高熱強(qiáng)性,是熱強(qiáng)鋼及不銹耐酸鋼的主要合金元素之一
P
固溶強(qiáng)化及冷作硬化作用很好,與銅聯(lián)合使用,提高低合金高強(qiáng)度鋼的耐大氣腐蝕性能,但降低其冷沖壓性能,與硫、錳聯(lián)合使用,改善切削性,增加回火脆性及冷脆敏感性
Pb
改善切削加工性
RE
包括鑭系元素及釔和鈧等17個元素,有脫氣、脫硫和消除其他有害雜質(zhì)作用,改善鋼的鑄態(tài)組織,O.2%的含量可提高抗氧化性、高溫強(qiáng)度及蠕變強(qiáng)度,增加耐蝕性
S
改善切削性。產(chǎn)生熱脆現(xiàn)象,惡化鋼的質(zhì)量,硫含量高,對焊接性產(chǎn)生不好影響
Si
常用的脫氧劑,有固熔強(qiáng)化作用,提高電阻率,降低磁滯損耗,改善磁導(dǎo)率,提高淬透性,抗回火性,對改善綜合力學(xué)性能有利,提高彈性極限,增加自然條件下的耐蝕性。含量較高時,降低焊接性,且易導(dǎo)致冷脆。中碳鋼和高碳鋼易于在回火時產(chǎn)生石墨化
Ti
固溶強(qiáng)化作用強(qiáng),但降低固溶體的韌性,固溶于奧氏體中提高鋼的淬透性,但化合鈦卻降低鋼的淬透性。改善回火穩(wěn)定性,并有二次硬化作用,提高耐熱鋼的抗氧化性和熱強(qiáng)性,如蠕變和持久強(qiáng)度,且改善鋼的焊接性
V
固溶于奧氏體中可提高鋼的淬透性,但化合狀態(tài)存在的釩,會降低鋼的淬透性,增加鋼的回火穩(wěn)定性,并有很強(qiáng)的二次硬化作用,固溶于鐵素體中有極強(qiáng)的固溶強(qiáng)化作用。細(xì)化晶粒以提高低溫沖擊韌性,碳化釩是硬耐磨性的金屬碳化物,明顯提高工具鋼的壽命,提高鋼的蠕變和持久強(qiáng)度,釩、碳含量比超過5.7時,可大大提高鋼抗高溫高壓氫腐蝕的能力,但會稍微降低高溫抗氧化性
W
有二次硬化作用,使鋼具有紅硬性,提高耐磨性,對鋼的淬透性、回火穩(wěn)定性、力學(xué)性能及熱強(qiáng)性的影響均與鉬相似,稍微降低鋼的抗氧化性
Zr
鋯在鋼中作用與鈮、鈦、釩相似,含量小時,有脫氧、凈化和細(xì)化晶粒的作用,提高鋼的低溫韌性,消除時效現(xiàn)象,提高鋼的沖壓性能
注:各成分的含量皆指質(zhì)量分?jǐn)?shù)。