合金元素在钢材中的作用!史上最全!

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五阿哥钢铁平台 发表于 2020-1-10 阅读: 258 回复: 0 [复制链接] [只看楼主]
发表于 2020-1-10 15:48:38 显示全部楼层

每次提及钢材知识、钢材性能,都会说到“某某钢中加入了什么元素”、“这个里面某某元素含量XX”……

大家知道么?

这些在炼金属的时候加入一定量一种或多种的金属或非金属元素可以获得材料的特殊性能,如提高强度、改善抗氧化性能、提高塑性和工艺性能等。而这些加进去的辅助性元素材料就叫作合金元素。

欧v.jpg

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。

封面图.jpg

举几个常见的例子:

(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。铬为不锈钢耐酸钢及耐热钢的主要合金元素。
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,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。镍可以提高钢对疲劳的抗力和减小钢对缺口的敏感性。
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)钨(W)

钨在钢中主要用处是增加回火稳定性、红硬性、热强性以及耐磨性,因此它的主要用于工具钢,如高速钢、热锻模具用钢等。由于钨的加入,能显著提高钢的耐磨性和切削性,所以,钨是合金工具钢的主要元素。
此外,以降低钢的过热敏感性、增加淬透性和提高硬度。

(4)硅(Si)

硅能溶于铁素体和奥氏体中提高钢的硬度和强度,其作用仅次于磷,较锰、钨、钼、钒等元素强,但含硅量超过3%时,将显著降低钢的塑性和韧性。硅能提高钢的弹性极限、屈服强度和屈服比,以及疲劳强度和疲劳比等,这是硅或硅锰钢可作为弹簧钢种的缘故。

(5)铝(Al)

铝主要用来脱氧和细化晶粒。铝能抑制低碳钢的时效,提高钢在低温下的韧性。铝在钢中固溶强化作用大,提高渗碳钢的耐磨性、疲劳强度及芯部力学性能。
此外,如果铝用量过多,则会使钢产生反常组织和有促进钢的石墨化倾向。

(6)铜(Cu)

铜在钢中的突出作用是改善普通低合金钢的抗大气腐蚀性能,特别是和磷配合使用时,加入铜还能提高钢的强度和屈服比,而对焊接性能没有不利的影响。
铜含量超过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,在热变形加工时导致铜脆现象。

(7)硫(S)

提高硫和锰的含量,可以改善钢的被切削性能,在易切削钢中,硫作为有益元素加入。
钢1100~1200℃进行轧制时,晶界上的FeS就将熔化,大大的削弱了晶粒之间的结合力,导致钢的热脆现象,因此对硫应严加控制,一般控制在0.020%~0.050%。

(8)磷(P)

磷在钢中固溶强化和冷作硬化作用强。作为合金元素加入低合金结构钢中,能提高其强度和钢的耐大气腐蚀性能,但降低其冷冲压性能。
磷与硫和锰联合使用,能增加钢的被切削性能,增加加工件的表面质量,用于易切削钢,所以易切削钢含磷也比较高。

PS:磷是有害元素,应严加控制,一般含量不大于0.03%~0.04%。

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