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磨削技术网»技术交流 › 磨床论坛 › 机械加工论坛 › 金属材料论坛 › 合金元素对钢的性能影响
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合金元素对钢的性能影响

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HEATS
发表于 2010-9-12 16:36:28 | 显示全部楼层 |阅读模式

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Y3 T& X: A! ?; Q/ [9 o# ?3 a6 C; X1 B! g, r' d+ V' b$ j' |. J8 v* `9 g( J4 R6 k9 |/ I- ~9 ?) b" q! z8 d( K* W1 [! t8 q. C- B1 @- ^' O: G' W. e8 B5 @$ U. h& e4 p9 e7 q4 r, t$ Q$ l4 L" X$ d7 b# ^# {! N# f% e! g# m5 V+ h1 N& F" W! V$ |8 b' R5 x: F6 I4 L2 ?* h: C$ d* u1 Y+ B& @+ P" W2 p( [0 i. M) c7 J$ }/ ]! N5 a, m. k9 U! [0 L, @& d! f' Z: i$ s$ i+ T: c: _' \4 y7 \- _) R% i1 p3 {4 |! x0 E0 ?* G6 u" O7 j O3 Y8 \) D: d8 M* f1 L' _% F/ x" i8 G8 r' X; P( V$ v- I$ ?: x9 e- p* ^# U7 a3 B0 @. D/ W' ]- t# A2 R3 Z, N# ^, T- {. Q; M: i Y7 a' [$ F; p/ j) \3 |) t0 Z& S/ y) K1 V) f( L& V/ o5 K3 l5 ?* x! X2 b+ E$ G8 W* b; y: S* {0 v' z J- |# k( l: k+ C: `- y' y# z% r7 t) u% i4 U( A, c, } C$ L1 I# ~2 o6 h+ w* y0 L3 f* `2 y3 O/ {; F% _9 l# q4 E5 h( M' G6 u: P, s' c5 G. [8 G& g+ E, i' u3 y5 y; Y2 e% c4 H- [/ b4 d$ ~6 }& B$ K- L6 g8 t( S8 w* T" }, M. [/ H: ^: ]3 N9 F& z# i1 j/ o, D4 f/ C* q1 e1 G, w# \: W, D' u* z5 r& X, l+ n* Z8 a. 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强
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度
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弹
4 m4 z4 _* z6 U/ z; A- V' X; I
性
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冲击  韧度
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屈
, ~: E1 k) }" n2 N2 h
服  点
 5 M# ~% I' q7 @) e- }
硬
3 d; a" a$ p0 s
度
 5 r# M; w7 O8 @9 E* k
伸
& R: P+ e S1 y- `' X, {" a
长
( u U7 a$ b, t1 p+ v
蛊
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断面
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收缩
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率
 # [. `4 P: X; K, J* {/ b5 ^
低温
- \. m7 X) y7 D( z; E! M/ z
韧性
 & `1 l9 {; n. e, z, [
高温
8 I6 F" x9 K9 Y' v
强度
 1 }/ _/ j) O2 O8 c/ @+ G% v
耐
1 y( f' e& P, V, m' w% e: {8 m
磨
$ p- _8 b. Y' f9 b
性
 - A! V2 }/ `' E, z5 M+ K
被切
* t% w! S/ s$ B: ~
削性
 ; M! ^+ M8 [. ?6 T6 P7 N# z
锻
( U: s7 Y# F6 D ?
压
, y; o" o# Q( ~( f. N
性
 ; b% X# d. S; Z" [1 l0 B1 q4 d
渗碳 性能
 % p4 i% a: v9 F& t0 P
渗氮  性能
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抗氧  化性
 8 b& B# \4 V5 g3 T; C# u
耐  蚀  性
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冷却
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速度
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·
% z6 C, e4 R) P7 n

注：“+”表示提高，“一’’表示降低，“O”表示没有影响，“·”表示影响情况尚不清楚，多个“+”或“一”表示提高或降低的强烈程度。

) n$ N k/ `! R+ n

①表示在珠光体钢中；②表示在奥氏体钢中。

1 x" d: j) A$ j' q4 a

表1—38主要合金元素对钢性能影响的有关说明

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; V- S7 k+ x) z, W
元素名称
 . b; K9 O2 @/ t! C, ], L
对性能主要影响
4 _* J3 C/ J9 O7 q' B$ n
Al
 . t, I8 j1 W* U w1 n9 K+ ~# b
主要作用为细化晶粒和脱氧，在渗氮钢中能促成渗氮层，含量高时，能提高高温抗氧化性，耐H2s气体的腐蚀作用，固溶强化作用大，提高耐热合金的热强性，有促使石墨化倾向
! `1 V! V1 {0 v% g ~3 f& ?
B
 # u4 W/ \! o: f' K
微量硼能提高钢的淬透性，但随钢中碳含量增加，淬透性的提高逐渐减弱以至完全消失
/ c9 ~5 S" @1 j3 F" ?/ ~& C
C
 $ e( I& ?- |- `# Q6 P H2 D) f8 T
含量增加，钢的硬度和强度也提高，但塑性和韧性随之下降
# y: ~) ^- T8 j* w
C0
 4 M9 b% I+ b6 l/ V1 o
有固溶强化作用，使钢具有红硬性，提高高温性能、抗氧化和耐腐蚀性，为高温合金及超硬高速钢的重要合金元素，提高钢的Ms点，降低钢的淬透性
" G# Z5 \% x/ V, O2 A
Cr
 3 G- T$ a! {2 m3 ]5 F" f- t) v4 [
提高钢的淬透性，并有二次硬化作用，增加高碳钢的耐磨性，含量超过12％时，使钢具有良好的高温抗氧化性和耐氧化性介质腐蚀作用，提高钢的热强性，是不锈耐酸钢及耐热钢的主要合金元素，但含量高时易产生脆性
* l7 Q. ?4 I8 p- w: w; C9 Q& r2 m( l1 N
Cu
 r/ |6 \- c2 z8 ~7 N& t3 h
含量低时，作用和镍相似，含量较高时，对热变形加工不利，如超过O．30％时，在热变形加工时导致高温铜脆现象，含量高于O．75％时，经固溶处理和时效后可产生时效强化作用。在低碳合金钢中，特别是与磷同时存在，可提高钢的抗大气腐蚀性，2％一3％的铜在不锈钢中可提高对硫酸、磷酸及盐酸等的抗腐蚀性及对应力腐蚀的稳定性
. c8 @2 J: l! A* U N/ F
Mn
 7 x0 y2 L, O L, V# E+ r! o, S
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力学性能，为低合金钢的重要合金元素，能明显提高钢的淬透性，但有增加晶粒粗化和回火脆性的不利倾向
3 \ {% M% E$ Y
Mo
 / J! \" P a5 R
提高钢的淬透性，含量0.5％时，能降低回火脆性，有二次硬化作用。提高热强性和蠕变强度，含量2％～3％时，提高抗有机酸及还原性介质腐蚀能力
. r$ Z3 _! z* ~! `( G3 w
N
 4 g8 m' c( g, v# X1 Y( o. L
有不明显的固溶强化及提高淬透性的作用，提高蠕变强度，与钢中其他元素化合，有沉淀硬化作用，表面渗氮，提高硬度及耐磨性，增加抗蚀性，在低碳钢中，残余氮会导致时效脆性
* s! Y! k' I0 m: R
Nb
 1 _- e% t8 t# m5 \5 A
固溶强化作用很明显，提高钢的淬透性(溶于奥氏体时)，增加回火稳定性，有二次硬化作用，提高钢的强度、冲击韧性，当含量高时(大于碳含量的8倍)，使钢具有良好的抗氢性能，并提高热强钢的高温性能(蠕变强度等)
, U$ U6 D& R! H& C& y
Ni
 4 R. U6 E3 i6 H0 _+ p) N% C \, R( k: R
提高塑性及韧性，(提高低温韧性更明显)，改善耐蚀性能，与铬、钼联合使用，提高热强性，是热强钢及不锈耐酸钢的主要合金元素之一
5 e( X k( J5 Q; @
P
 2 a# `+ j, k( _5 e2 Z+ J+ X
固溶强化及冷作硬化作用很好，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，改善切削性，增加回火脆性及冷脆敏感性
* U: B3 `/ m/ c% G/ B7 _# f5 ^
Pb
 6 W% ?2 Q6 J1 J
改善切削加工性
; D# Z4 O2 a9 l% G$ j$ [8 n' a0 X9 S
RE
 2 Z q8 L2 |8 k* e {
包括镧系元素及钇和钪等17个元素，有脱气、脱硫和消除其他有害杂质作用，改善钢的铸态组织，O．2％的含量可提高抗氧化性、高温强度及蠕变强度，增加耐蚀性
8 K8 i" d" T1 l1 {- l
S
 7 o8 O9 X% F' u5 ~
改善切削性。产生热脆现象，恶化钢的质量，硫含量高，对焊接性产生不好影响
' R0 E2 X: v' O. A4 S( D
Si
 5 r8 N: ?9 i% _: Q5 C" ]7 Y
常用的脱氧剂，有固熔强化作用，提高电阻率，降低磁滞损耗，改善磁导率，提高淬透性，抗回火性，对改善综合力学性能有利，提高弹性极限，增加自然条件下的耐蚀性。含量较高时，降低焊接性，且易导致冷脆。中碳钢和高碳钢易于在回火时产生石墨化
* Y9 X0 R0 f0 t+ O' _9 t
Ti
 0 K9 n& c$ |6 i5 k6 d& I7 g
固溶强化作用强，但降低固溶体的韧性，固溶于奥氏体中提高钢的淬透性，但化合钛却降低钢的淬透性。改善回火稳定性，并有二次硬化作用，提高耐热钢的抗氧化性和热强性，如蠕变和持久强度，且改善钢的焊接性
! N: p" @7 D7 S. c
V
 , f6 ?' h) R3 i: E8 ?6 _
固溶于奥氏体中可提高钢的淬透性，但化合状态存在的钒，会降低钢的淬透性，增加钢的回火稳定性，并有很强的二次硬化作用，固溶于铁素体中有极强的固溶强化作用。细化晶粒以提高低温冲击韧性，碳化钒是最硬耐磨性最好的金属碳化物，明显提高工具钢的寿命，提高钢的蠕变和持久强度，钒、碳含量比超过5.7时，可大大提高钢抗高温高压氢腐蚀的能力，但会稍微降低高温抗氧化性
- v+ c8 d% L0 y& W
W
 0 d( n5 d8 f9 [0 R% K& ^" x3 f
有二次硬化作用，使钢具有红硬性，提高耐磨性，对钢的淬透性、回火稳定性、力学性能及热强性的影响均与钼相似，稍微降低钢的抗氧化性
0 w$ x0 w$ |" S0 N8 `- x
Zr
 5 o; i/ W9 B' W, [% F
锆在钢中作用与铌、钛、钒相似，含量小时，有脱氧、净化和细化晶粒的作用，提高钢的低温韧性，消除时效现象，提高钢的冲压性能

: v5 {) p7 m# X7 D* a g: ?+ q

注：各成分的含量皆指质量分数。

8 a$ m/ w7 I8 U- V
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