1、 合金元素在鋼中的作用
鋼中各合金元素的作用不盡相同，見表1
表1主要合金元素在鋼中的作用
元素 | 作 用 |
Mn | 1、在低含量范圍內(nèi)，對鋼具有很大的強(qiáng)化作用，提高強(qiáng)度、硬度和耐磨性 2、降低鋼的臨界冷卻速度，提高鋼的淬透性 3、稍稍改善鋼的低溫韌性 4、在高含量范圍內(nèi)，作為主要奧氏體化元素 |
Si | 1、強(qiáng)化鐵素體，提高鋼的強(qiáng)度和硬度 2、降低鋼臨界冷卻速度，提高鋼的淬透性 3、提高鋼在氧化性腐蝕介質(zhì)中的耐蝕性，提高鋼的耐熱性 4、磁鋼中的主要合金元素 |
Cr | 1、在低含量范圍內(nèi)，對鋼具有很大的強(qiáng)化作用，提高強(qiáng)度、硬度和耐磨性 2、降低鋼的臨界冷卻速度，提高鋼的淬透性，細(xì)化鋼的晶粒 3、提高鋼的耐熱性，是耐熱鋼的主要元素 4、在高合金范圍內(nèi)，對鋼具有很大的強(qiáng)化作用，使鋼具有對強(qiáng)氧化酸等腐蝕介質(zhì)的耐腐蝕能力 |
Mo | 1、強(qiáng)化鐵素體，提高鋼的強(qiáng)度和硬度 2、降低鋼的臨界冷卻速度，提高鋼的淬透性 3、提高鋼的耐熱性和高溫強(qiáng)度，是熱強(qiáng)鋼中的主要元素 4、提高鋼的耐腐蝕(特別是硫酸)性能 |
V | 1、在含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.05%~0.10%)時,細(xì)化晶粒,提高韌性 2、再較高含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.20%)時，形成V4C3碳化物，提高鋼的熱強(qiáng)性 |
Ni | 1、主要通過影響鋼的相變和顯微組織對鋼進(jìn)行強(qiáng)化，而不降低其塑性 2、降低鋼的臨界冷卻速度，提高鋼的淬透性 3、改善鋼的低溫韌性 4、擴(kuò)大奧氏體區(qū)，是奧氏體化的有效元素 5、本身具有一定耐蝕性，對一些還原性酸類(硫酸、鹽酸)有良好的耐蝕能力 |
Al | 1、煉鋼中起良好的脫氧作用 2、細(xì)化鋼的晶粒，提高鋼的強(qiáng)度；含量高時會產(chǎn)生脆性，并形成石狀斷口 3、提高鋼的抗氧化性能，提高不銹鋼對強(qiáng)氧化性酸類的耐蝕能力 |
Ti、Nb | 1、細(xì)化鋼的晶粒 2、在不銹鋼中改善抗晶間腐蝕能力 |
B | 1、強(qiáng)烈提高過冷奧氏體穩(wěn)定性，在提高鋼的淬透性方面所起的作用比Cr、 Mo 、Ni等合金元素強(qiáng)得多[每w(B)=0.001%相當(dāng)于w(Mn)=0.85%，或w(Ni)=2.4 %，或w(Ci)=0.45 %，或w(Mo)=0.35 %] |
Cu | 1、強(qiáng)化鐵素體[w(Cu)＜1.5%] 2、含量高的時候產(chǎn)生析出強(qiáng)化作用[w(Cu)＞3.0%] 3、提高鋼的耐腐蝕(特別是硫酸)性能 |
W | 1、細(xì)化鋼的晶粒 2、提高鋼的淬透性 3、生成高熱穩(wěn)定性碳化物和氮化物(W2C、W2N)，提高鋼的熱強(qiáng)性 |
RE (Ce、La) | 1、煉鋼中起脫硫、去氣、凈化鋼液的作用 2、 細(xì)化鋼的晶粒，改善鑄態(tài)組織(縮小柱狀晶區(qū)) |
2、合金元素對鑄造性能的影響
鋼的鑄造性能主要由鑄造時金屬的流動性、收縮特點、偏析傾向等來綜合評定。它們與鋼的固相線和液相線溫度的高低及結(jié)晶溫度區(qū)間的大小有關(guān)。固、液相線的溫度越低和結(jié)晶區(qū)越窄，鑄造性能越好。因此，合金元素的作用主要取決于合金元素的性質(zhì)和它對鐵碳合金相圖的影響。另外，一些元素如鉻、鉬、釩、鈦、鋁等，在鋼中形成高熔點碳化物或氧化物質(zhì)點，增大了鋼液的粘度，降低其流動性，使鑄造性能惡化。
合金元素對鑄造性能的影響，見表2。
表2合金元素對鑄造性能的影響
元素 | 作 用 |
Mn | 1、縮小結(jié)晶范圍，提高流動性 2、增加體收縮和線收縮，增加冷、熱裂傾向 3、生成MnO，MnO與SiO2作用易形成化學(xué)粘砂 |
Cu | 1、降低熔點，縮小結(jié)晶范圍，改善流動性 2、大約w(Cu)﹥1%時，易于自由析出，增加熱裂傾向，加Si、Mn可提高Cu在鋼中的溶解度 |
Mo | 1、低合金范圍內(nèi)，降低流動性 2、略增加縮孔傾向 3、質(zhì)量分?jǐn)?shù)在1%以下時，生成MoS在晶界上析出，降低導(dǎo)熱性，并增大收縮，增大冷、熱裂傾向 |
V | 1、質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.25%～1%時，生成氧化膜，略降低流動性 2、提高高溫強(qiáng)度，略改善裂紋傾向 |
Al | 1、作脫氧劑加入時，質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.15%，有良好的脫氧作用，改善流動性 2、作合金元素加入時，形成Al2O3和Al2S3 夾渣和氧化膜，降低流動性 3、增大收縮和熱裂傾向 |
Ti | 顯著降低流動性 |
Cr | 1、生成夾雜物及氧化膜，使鋼液變稠，降低流動性，高Cr鋼鑄件易形成皺紋及冷隔 2、增加體收縮量，增大縮孔傾向 3、減小導(dǎo)熱性，增大熱裂傾向 |
Ni | 1、改善流動性 2、易生成枝晶，增大熱裂傾向 |
稀土 | 脫氧、脫硫，改善流動性，減少熱裂傾向 |
3、合金元素對焊接性能的影響
鋼的焊接性能，主要取決于它的淬透性、回火性和碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。合金元素對鋼焊接性能的影響，可用焊接碳當(dāng)量來估算。
我國目前所廣泛應(yīng)用的普通低合金鋼，其焊接碳當(dāng)量可按下述經(jīng)驗公式計算，見式1、2。
合金元素對鋼焊接性能的影響，見表3。
表3 合金元素對鋼焊接性能的影響
元素 | 作 用 |
Mn | 提高淬透性和降低馬氏體轉(zhuǎn)變溫度，對焊接性能有不利影響。 |
Si | 降低鋼的可焊性 |
V | 改善鋼的焊接性能 |
Ti | 改善低碳錳鋼和高合金不銹鋼的焊接工藝性能 |
Al | 對焊接性能有不利影響 |
Zr | 改善鋼的焊接性能 |
Ni | 含鎳較高的鋼在焊接時應(yīng)采用奧氏體焊條，以防止裂縫 |
稀土 | 改善鋼的焊接性能
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