SP等元素對鋼的作用以及熱處理時的影響

1、1、銘(Cr)銘能增加鋼的淬透性并有二次硬化作用.可提升高碳鋼的硬度和耐磨性而不使鋼變脆；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(zhì)腐蝕的作用.還增加鋼的熱強性,銘為不銹耐酸鋼及耐熱鋼的主要合金元素.銘能提升碳素鋼軋制狀態(tài)的強度和硬度.降低伸長率和斷面收縮率.當(dāng)銘含量超過15%時,強度和硬度將下 降,伸長率和斷面收縮率那么相應(yīng)地有所提升.含銘鋼的零件經(jīng)研磨容 易獲得較高的外表加工質(zhì)量.銘在調(diào)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼中的主要作用是提升淬透性.使鋼經(jīng)淬火回火后具有較好的綜合力學(xué)性能,在滲碳鋼中還可以形成含銘的碳化物,從而提升材料外表的耐磨性.含銘的彈簧鋼在熱處理時不易脫碳.銘能提升工具鋼的耐磨性、硬

2、度和紅硬性.有良好的回火穩(wěn)定性.在電熱合金中,銘能提升合金的抗氧化性、電阻和強度.(1)對鋼的顯做組織及熱處理的作用A、銘與鐵形成連續(xù)固溶體,縮小奧氏體相區(qū)城.銘與碳形成多種碳化物,與碳的親和力大 于鐵和鎰而低于鴇、鋁等.需與鐵可形成金屬間化合物.相(FeCr)B、銘使珠光體中碳的濃度及奧氏體中碳的極限溶解度減少C、減緩奧氏體的分解速度,顯著提升鋼的淬透性.但亦增加鋼的回火脆性傾向(2)對鋼的力學(xué)性能的作用A、提升鋼的強度和硬度.時參加其他合金元素時,效果較顯著B、顯著提升鋼的脆性轉(zhuǎn)變溫度C、在含銘量高的Fe-Cr合金中,假設(shè)有.相析出,沖擊韌性急劇下降對鋼的物理、化學(xué)及工藝性能的作用A、提升

3、鋼的耐磨性,經(jīng)研磨,易獲得較高的外表光潔度B、降低鋼的電導(dǎo)率,降低電阻溫度系數(shù)C、提升鋼的矯頑力和剩余磁感.廣泛用于制造永磁鋼D、銘促使鋼的外表形成鈍化膜,當(dāng)有一定含量的銘時,顯著提升鋼的耐腐蝕性能(特別 是硝酸).假設(shè)有銘的碳化物析出時,使鋼的耐腐蝕性能下降E、提升鋼的抗氧化性能F、銘鋼中易形成樹枝狀偏析,降低鋼的塑性G、由于銘使鋼的熱導(dǎo)率下降,熱加工時要緩慢升溫,鍛、軋后要緩冷(4)在鋼中的應(yīng)用A、合金結(jié)構(gòu)鋼中主要利用銘提升淬透性,并可在滲碳外表形成含銘碳化物以提升耐磨性B、彈簧鋼中利用銘和共他合金元素一起提供的綜合性能C、軸承鋼中主要利用銘的特殊碳化物對耐磨性的奉獻(xiàn)及研磨后外表光沽度高的

4、優(yōu)點D、工具鋼和高速鋼中主要利用需提升耐磨性的作用,并具有一定的回火穩(wěn)定性和韌性E、不銹鋼、耐熱鋼中銘常與鎰、氮、饃等聯(lián)合便用,當(dāng)需形成奧氏體鋼時,穩(wěn)定鐵素體的需與穩(wěn)定奧氏體的鎰、饃之間須有一定比例,如 Cr18Ni9等F、我國需資源較少.應(yīng)盡量節(jié)省銘的使用2、鋁(Mo)鋁在鋼中能提升淬透性和熱強性.預(yù)防回火脆性,增加剩磁和矯頑力以及在某些介質(zhì)中的抗蝕性.在調(diào)質(zhì)鋼中,鋁能使較大斷面的零件淬深、淬透,提升鋼的抗回火性或回火穩(wěn)定性,使 零件可以在較高溫度下回火,從而更有效地消除(或降低)剩余應(yīng)力,提升塑性.在滲碳鋼中鋁除具有上述作用外,還能在滲碳層中降低碳化物在晶界上形成連續(xù)網(wǎng)狀的傾向,減少滲碳層

5、中殘留奧氏體,相對地增加了外表層的耐磨性.在鍛模鋼中,鋁還能保持鋼有比擬穩(wěn)定的硬度,增加對變形、開裂和磨損等的抗力.在不銹耐酸鋼中,鋁能進(jìn)一步提升對有抗酸(如蟻酸、醋酸、草酸等)以及過氧化氫、 硫酸,亞硫酸、硫酸鹽、酸性染料、漂白粉液等的抗蝕性.特別是由于鋁的參加,預(yù)防了氯 離子存在所產(chǎn)生的點腐蝕傾向.含1%左右鋁的 W12Cr4V4Mo 高速鋼具有高的耐磨性、回火硬度和紅硬性等.(1)對鋼的顯做組織及熱處理的作用A、鋁在鋼中可固溶于鐵素體、奧氏體和碳化物中,它是縮小奧氏體相區(qū)的元素B、當(dāng)鋼含量較低時,與鐵、碳形成復(fù)合的滲碳體；含量較高時可形成鋼的特殊碳化物C、鋁提升鋼的淬透性,其作用較銘強.

6、而稍遜于鎰D、鋁提升鋼的回火穩(wěn)定性,作為單一合金元素存在時,增加鋼的回火脆性；與銘、鎰等并 存時,鋁又降低或抑止因其他元素所導(dǎo)致的回火脆性(2)對鋼的力學(xué)性能的作用A、鋁對鐵素體有固溶強化作用.同時也提升碳化物的穩(wěn)定性.從而提升鋼的強度B、鋁對改善鋼的延展性和韌性以及耐磨性起到有利作用C、由于鋁使形變強化后的軟化和恢復(fù)溫度以及再結(jié)晶溫度提升,并強烈提升鐵素體的蠕 變抗力,有效抑制滲碳體在 450-600 C下的聚集.促進(jìn)特殊碳化物的析出,因而成為提升鋼 的熱強性的最有效的合金元素 (3)對鋼的物理、化學(xué)及工藝性能的作用A、在含碳1.5 %的磁鋼中,2 %-3 %的鋼提升剩余磁感和矯頑力B、在復(fù)

7、原性酸及強氧化性鹽溶液中都能使鋼外表鈍化.因此鋁可以普遍提升鋼的抗蝕性 能,預(yù)防鋼在氯化物溶液中的點蝕C、電目含量較高(>3%)時使鋼的抗氧化性惡化D、含鋁不超過8 %的鋼仍可以鍛、軋,但含量較高時,鋼對熱加工的變形抗力增高(4)在鋼中的應(yīng)用A、在調(diào)質(zhì)和滲碳結(jié)構(gòu)鋼、彈簧鋼、軸承鋼、工具鋼、不銹耐酸鋼、耐熱鋼、磁鋼中都得 到了廣泛應(yīng)用B、銘鋁鋼在許多情況下可代替銘?zhàn)x鋼來制造重要的部件C、我國富產(chǎn)鋁,但在世界范圍內(nèi)的儲量并不豐富.含鋁鋼在我國應(yīng)適當(dāng)開展,但鋁是重 要戰(zhàn)略物資,應(yīng)注意合理和節(jié)約使用3、硅(Si)硅能溶于鐵素體和奧氏體中提升鋼的硬度和強度,其作用僅次于磷,較鎰、饃、銘、鴇、鋁和鋰

8、等元素強.但含硅超過 3%時,將顯著降低鋼的塑性和韌性.硅能提升鋼的彈性極限、 屈服強度和屈服比(os/ ob),以及疲勞強度和疲勞比 (ml/ ob)等,這是硅或硅鎰鋼可作為彈簧鋼 種的緣故.硅能降低鋼的密度、 熱導(dǎo)率和電導(dǎo)率.能促使鐵素體晶粒粗化.降低矯頑力.有減小晶體的各向異性傾向, 使磁化容易,磁阻減小, 可用來生產(chǎn)電工用鋼,所以硅鋼片的磁滯損耗 較低,硅能提升鐵素體的磁導(dǎo)率,使硅鋼片在較弱磁場下有較高的磁感強度.但在強磁場下,硅降低鋼的磁感強度.硅因有強的脫氧力,從而減小了鐵的磁時效作用.含硅的鋼在氧化氣氛中加熱時,外表將形成一層SiO2薄膜,從而提升鋼在高溫時的抗氧化性.硅能促使鑄

9、鋼中的柱狀晶成長,降低塑性.硅鋼假設(shè)加熱或冷卻較快,由于熱導(dǎo)率低,鋼的內(nèi)部和外部溫差較大,因而易裂.硅能降低鋼的焊接性能.由于與氧的親合力硅比鐵強,在焊接時容易生成低熔點的硅酸 鹽,增加熔渣和熔化金屬的流動性,引起噴濺現(xiàn)象,影響焊縫質(zhì)量.硅是良好的脫氧劑.用 鋁脫氧時酌加一定量的硅,能顯著提升鋁的脫氧水平.硅在鋼中本來就有一定的殘存,這是由于煉鐵煉鋼作為原料帶入的.在沸騰鋼中,硅限制在V0.07% ,有意參加時,那么在煉鋼時參加硅鐵合金.(1)對鋼的顯做組織及熱處理的作用A、作為鋼中的合金元素,其含量一般不低于0.4 %.以固溶體形態(tài)存在于鐵素體或奧氏體中,縮小奧氏體相區(qū)B、提升退火、正火和淬

10、火溫度,在亞共析鋼中提升淬透性C、硅不形成碳化物,有強烈的促進(jìn)碳的石墨化的作用,在硅含量較高的中碳和高碳鋼中, 如不含有強碳化物形成元素,易在一定溫度條件下發(fā)生石墨化D、在滲碳鋼中,硅減小滲碳層厚度和碳的濃度E、硅對鋼水有良好脫氧作用2對鋼的力學(xué)性能的作用A、提升鐵素體和奧氏體的硬度和強度,其作用較 Mn、Ni、Cr. W、Mo、V等更強； 顯著提升鋼的彈性極限、屈服強度和屈強比os/%.并提升應(yīng)勞強度和疲勞比 -1/B、硅含量超過3 %時顯著降低鋼的塑性和韌性；硅提升塑/脆轉(zhuǎn)變溫度C、硅易使鋼中形成帶狀組織,使橫向性能低于縱向性能D、改善鋼的耐磨性能3對鋼的物理、化學(xué)及工藝性能的作用A、降低

11、鋼的密度、熱導(dǎo)率、電導(dǎo)率和電阻溫度系數(shù)B、硅鋼片的渦流損耗量顯著低于純鐵,矯頑力、磁阻和磁滯損耗較低.磁導(dǎo)率和磁感強 度較高.但在強磁場中,硅降低磁感強度C、提升高溫時鋼的抗氧化性能,但硅含量高時,外表脫碳加劇D、硅含量超過2.5 %的鋼,其變形加工較為困難E、硅降低鋼的可焊性4在鋼中的應(yīng)用A、在普通低合金鋼中提升強度,改善局部腐蝕抗力,在調(diào)質(zhì)鋼中提升淬透性和抗回火性,是多元合金結(jié)構(gòu)鋼中的主要合金組元之一B、硅含量為0.5 %-2.8 %的SiMn或SiMnB鋼碳含量0.5 %-0.7 %廣泛用于高載荷彈黃 材料,同時加人 W、V、Mo、Nb、Cr等強碳化物形成元素C、硅鋼片為含硅1.O %-

12、4.5 %的低碳和超低碳鋼,用于電機和變壓器D、在不銹鋼和耐蝕鋼中,與 Mo、W、Cr、Al、Ti、N等配合,提升抗蝕和抗高溫氧化 水平E、硅含量較高的石墨鋼用于冷作模具材料4、鎰Mn鎰是良好的脫氧劑和脫硫劑.鋼中一般都含有一定量的鎰,它能消除或減弱由于硫所引起的鋼的熱脆性,從而改善鋼的熱加工性能.鎰和鐵形成固溶體,提升鋼中鐵素體和奧氏體的硬度和強度；同時又是碳化物形成元素,進(jìn)入滲碳體中取代一局部鐵原子.鎰在鋼中由于降低臨界轉(zhuǎn)變溫度.起到細(xì)化珠光體的作用.也間接地起到提升珠光體鋼強度的作用；鎰穩(wěn)定奧氏體組織的水平僅次于饃,也強烈增加鋼的淬透性.已用含量不超過 2%的鎰與其他元素配合制成多種合金

13、鋼.鎰具有資源豐富、效能多樣的特點,獲得了廣泛的應(yīng)用, 如含鎰較高的碳素結(jié)構(gòu)鋼、彈簧鋼.在高碳高鎰耐磨鋼中.鎰含量可達(dá)10% 14% ,經(jīng)固溶處理后有良好的韌性,當(dāng)受到?jīng)_擊而變形時,外表層將因變形而強化,具有高的耐磨性.鎰與硫形成熔點較高的 MnS.可預(yù)防因FeS而導(dǎo)致的熱脆現(xiàn)象.鎰有增加鋼晶粒粗 化的傾向和回火脆性敏感性.假設(shè)冶煉澆鑄和鍛軋后冷卻不當(dāng),容易使鋼產(chǎn)生白點.(1)對鋼的顯做組織及熱處理的作用A、鎰是良好的脫氧劑和脫硫劑,工業(yè)用鋼中一般均含有一定量的鎰B、鎰固溶于鐵素體和奧氏體中.擴大奧氏體區(qū),使臨界溫度A4點升高,A3點降低,(肝力區(qū)下移.當(dāng)鎰含量超過 12 %時,上臨界點降至室

14、溫以下,使鋼在室溫時形成單一奧氏體組 織.在降低共析溫度同時,使共析體中的碳含量減少C、鎰強烈降低鋼的 Ar1和馬氏體轉(zhuǎn)變溫度(其作用僅次于碳)和鋼中相變的速度,提升鋼的 淬透性,增加剩余奧氏體含量D、使鋼的調(diào)質(zhì)組織均勻、細(xì)化,預(yù)防了滲碳層中碳化物的聚集成塊,但增大了鋼的過熱敏 感性和回火脆性傾向E、鎰是弱碳化物形成元素(2)對鋼的力學(xué)性能的作用A、鎰強化鐵素體或奧氏體的作用不及碳,磷、硅,在增增強度的同時,對延展性無影響B(tài)、由于細(xì)化了珠光體,顯著提上下碳和中碳珠光體鋼的強度,使延展性有所降低C、通過提升淬透性而提升了調(diào)質(zhì)處理索氏體鋼的力學(xué)性能D、在嚴(yán)格限制熱處理工藝、預(yù)防過熱時的晶粒長大以及

15、回火脆性的前提下,鎰不會降低 鋼的韌性(3)對鋼的物理、化學(xué)及工藝性能的作用A、隨鎰含量的增加,鋼的熱導(dǎo)率急劇下降,線脹系數(shù)上升,使快速加熱或冷卻時形成較 大內(nèi)應(yīng)力,工件開裂傾向增大B、使鋼的電導(dǎo)率急劇降低,電阻率相應(yīng)增大,電阻溫度系數(shù)下降C、使矯頑力增大,飽和磁感、剩余磁感和磁導(dǎo)率均下降,因而鎰對永磁合金有利,對軟 磁合金有害D、鎰含量很高時,鋼的抗氧化性能下降E、使鋼中的硫形成較高熔點的 MnS ,預(yù)防了晶界上的FeS薄膜,消除鋼的熱脆性,改 善熱加工性能F、高鎰奧氏體鋼的變形阻力較大,且鋼錠中柱狀結(jié)晶明顯,鍛軋時較易開裂G、由于提升了淬透性和降低了馬氏體轉(zhuǎn)變溫度,對焊接性能有不利影響.在

16、適當(dāng)范圍內(nèi) 應(yīng)降低碳含量 (4)在鋼中的應(yīng)用A、易切削鋼中常有適量的鎰和磷,MnS夾雜使切屑易于碎斷B、普通低合金鋼中利用鎰來強化鐵素體和珠光體,提升鋼的強度,鎰含量一般為1%-2%C、滲碳和調(diào)質(zhì)合金結(jié)構(gòu)鋼的許多系列中含有不超過2 %的鎰D、彈簧鋼、軸承鋼和工具鋼中利用鎰強烈提升淬透性的作用,可采用油淬和空冷的淬火 工藝,減少開裂、扭曲和變形E、耐磨鋼、無磁鋼、不銹鋼、耐熱鋼,包括高碳高鎰耐磨鑄鋼(C:1.0 %-1.4% , Mn:10 %-14%),中碳高鎰無磁鋼(C:0.3 %-0.6% , Mn:18 %-19%),低碳高鎰不銹鋼(有Cr,無Ni 或少Ni),高鎰耐熱鋼(以 Mn代Ni

17、的耐熱不起皮鋼,或含有 Al、Mo、V等)5、硫(S)提升硫和鎰的含量, 可改善鋼的被切削性能,在易切削鋼中硫作為有益元素參加.硫在鋼中偏析嚴(yán)重,惡化鋼的質(zhì)量.在高溫下,降低鋼的塑性,是一種有害元素,它以熔點較低 的FeS的形式存在；單獨存在的 FeS的熔點只有1190 C ,而在鋼中與鐵形成共晶體的共 晶溫度更低,只有988 c ,當(dāng)鋼凝固時,硫化鐵析集在原生晶界處.鋼在 1100-1200 C進(jìn)行 軋制時,晶界上的 FeS就將熔化,大大地削弱了晶粒之間的結(jié)合力,導(dǎo)致鋼的熱脆現(xiàn)象. 因此對硫應(yīng)嚴(yán)加限制,一般限制在0.020%-0.050% .為了預(yù)防因硫?qū)е碌拇嘈?應(yīng)參加足夠的鎰,使其形成熔

18、點較高的MnS.假設(shè)鋼中含硫量偏高,焊接時由于 SO2的產(chǎn)生,將在焊接金屬內(nèi)形成氣孔和疏松,(1)對鋼的顯做組織及熱處理的作用A、氮和碳一樣可固溶于鐵,形成間隙式的固溶體B、氮擴大鋼的奧氏體相區(qū),是一種很強的形成和穩(wěn)定奧氏體的元素,具效力約20倍于饃,在-定限度內(nèi)可代替一局部饃用于鋼中C、滲入鋼外表的氮與銘、鋁、鈕、鈦等元素可化合成極穩(wěn)定的氮化物,成為表而硬化和強 化元素D、氮使高銘和高銘?zhàn)x鋼的組織致密堅實E、鋼中殘留氮量過高會導(dǎo)致宏觀組織疏松或氣孔(2)對鋼的力學(xué)性能的作用A、氮有固溶強化作用B、含氮鐵素體鋼中,在快冷后的回火或在室溫長時間停留時,由于析出超顯微氮化物, 可發(fā)生沉淀硬化過程？氮也使低碳鋼發(fā)生應(yīng)變時效現(xiàn)象.在強度和硬度提升的同時,鋼的韌性下降,缺口敏感性增加,氮導(dǎo)致鋼的脆性的特件近似磷,其作用遠(yuǎn)大于磷、氮也是導(dǎo)致鋼產(chǎn)生藍(lán)脆的主要原因C、提升高銘和高銘?zhàn)x鋼的強度,而塑性并不降低,沖擊韌性還有顯著提升D、氮還能提升鋼的蠕變和高溫持久強度3對鋼的物理、化學(xué)