合金鋼合金元素在鋼中作用

1、合金鋼合金元素在鋼中的作用1、碳（C）:鋼中含碳量增加，屈服點和抗拉強度升高，但塑性和沖擊性降低，當碳量0.23%超過時，鋼的焊接性能變壞，因此用于焊接的低合金結(jié)構(gòu)鋼，含碳量一般不超過 0.20%。碳量高還會降低鋼的耐大氣腐蝕能力，在露天料場的高碳鋼就易銹蝕；此外，碳能 增加鋼的冷脆性和時效敏感性。2、 硅（Si）:在煉鋼過程中加硅作為還原劑和脫氧劑，所以鎮(zhèn)靜鋼含有0.15 0.30%的硅。如果鋼中含硅量超過 0.50-0.60%,硅就算合金元素。硅能顯著提高鋼的彈性極限，屈服 點和抗拉強度，故廣泛用于作彈簧鋼。在調(diào)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼中加入1.0 1.2%的硅，強度可提高15 20%。硅和鉬、鎢、鉻等結(jié)

2、合，有提高抗腐蝕性和抗氧化的作用，可制造耐熱鋼。含硅1 4%的低碳鋼，具有極高的導磁率，用于電器工業(yè)做矽鋼片。硅量增加，會降低鋼的 焊接性能。3、 錳（Mn）:在煉鋼過程中，錳是良好的脫氧劑和脫硫劑，一般鋼中含錳0.30 0.50%。在碳素鋼中加入 0.70%以上時就算錳鋼”較一般鋼量的鋼不但有足夠的韌性，且有較高的 強度和硬度，提高鋼的淬性，改善鋼的熱加工性能，女口16Mn鋼比A3屈服點高40%。含錳11 14%的鋼有極高的耐磨性，用于挖土機鏟斗，球磨機襯板等。錳量增高，減弱鋼的抗腐蝕能力，降低焊接性能。4、磷（P）:在一般情況下，磷是鋼中有害元素，增加鋼的冷脆性，使焊接性能變壞，降低塑性，

3、使冷彎性能變壞。因此通常要求鋼中含磷量小于0.045%，優(yōu)質(zhì)鋼要求更低些。5、硫（S）:硫在通常情況下也是有害元素。使鋼產(chǎn)生熱脆性，降低鋼的延展性和韌性， 在鍛造和軋制時造成裂紋。硫?qū)附有阅芤膊焕档湍透g性。所以通常要求硫含量小于 0.055%，優(yōu)質(zhì)鋼要求小于 0.040%。在鋼中加入 0.08-0.20%的硫，可以改善切削加工性， 通常稱易切削鋼。6、鉻（Cr）:在結(jié)構(gòu)鋼和工具鋼中，鉻能顯著提高強度、硬度和耐磨性，但同時降低塑 性和韌性。鉻又能提高鋼的抗氧化性和耐腐蝕性，因而是不銹鋼，耐熱鋼的重要合金元素。7、鎳（Ni）:鎳能提高鋼的強度，而又保持良好的塑性和韌性。鎳對酸堿有較高的耐腐

4、蝕 能力，在高溫下有防銹和耐熱能力。但由于鎳是較稀缺的資源，故應盡量采用其他合金元素 代用鎳鉻鋼。8、鉬（Mo）:鉬能使鋼的晶粒細化，提高淬透性和熱強性能，在高溫時保持足夠的強度和抗蠕變能力（長期在高溫下受到應力，發(fā)生變形，稱蠕變）。結(jié)構(gòu)鋼中加入鉬，能提高機械性能。 還可以抑制合金鋼由于火而引起的脆性。在工具鋼中可提高紅性。9、鈦（Ti）:鈦是鋼中強脫氧齊嘰它能使鋼的內(nèi)部組織致密，細化晶粒力；降低時效敏感性和冷脆性。改善焊接性能。在鉻18鎳9奧氏體不銹鋼中加入適當?shù)拟?，可避免晶間腐蝕。10、 釩（V）:釩是鋼的優(yōu)良脫氧劑。鋼中加0.5%的釩可細化組織晶粒，提高強度和韌性。 釩與碳形成的碳化物，

5、在高溫高壓下可提高抗氫腐蝕能力。11、鎢（W）:鎢熔點高，比重大，是貴生的合金元素。鎢與碳形成碳化鎢有很高的硬度和 耐磨性。在工具鋼加鎢，可顯著提高紅硬性和熱強性，作切削工具及鍛模具用。12、鈮（Nb）:鈮能細化晶粒和降低鋼的過熱敏感性及回火脆性，提高強度，但塑性和韌 性有所下降。在普通低合金鋼中加鈮，可提高抗大氣腐蝕及高溫下抗氫、氮、氨腐蝕能力。 鈮可改善焊接性能。在奧氏體不銹鋼中加鈮，可防止晶間腐蝕現(xiàn)象。13、鈷（Co）:鈷是稀有的貴重金屬，多用于特殊鋼和合金中，如熱強鋼和磁性材料。14、銅(Cu):武鋼用大冶礦石所煉的鋼，往往含有銅。銅能提高強度和韌性，特別是大氣腐蝕性能。缺點是在熱加工

6、時容易產(chǎn)生熱脆，銅含量超過0.5%塑性顯著降低。當銅含量小于0.50%對焊接性無影響。15、鋁(Al):鋁是鋼中常用的脫氧劑。鋼中加入少量的鋁，可細化晶粒，提高沖擊韌性， 如作深沖薄板的08AI鋼。鋁還具有抗氧化性和抗腐蝕性能，鋁與鉻、硅合用，可顯著提高鋼的高溫不起皮性能和耐高溫腐蝕的能力。鋁的缺點是影響鋼的熱加工性能、焊接性能和切削加工性能。16、硼(B):鋼中加入微量的硼就可改善鋼的致密性和熱軋性能，提高強度。17、氮(N):氮能提高鋼的強度，低溫韌性和焊接性，增加時效敏感性。18、 稀土 (Xt):稀土元素是指元素周期表中原子序數(shù)為57-71的15個鑭系元素。這些元 素都是金屬，但他們的

7、氧化物很象 土”所以習慣上稱稀土。鋼中加入稀土，可以改變鋼中 夾雜物的組成、形態(tài)、分布和性質(zhì)，從而改善了鋼的各種性能，如韌性、焊接性，冷加工性能。在犁鏵鋼中加入稀土，可提高耐磨性。鉬：Mo在白口鑄鐵中，質(zhì)量分數(shù)的50%消耗于形成 Mo2C,質(zhì)量分數(shù)25%進入碳化物，質(zhì)量分數(shù)25%的Mo溶入金屬集體。進入基體的Mo提高鑄鐵的淬透性，隨 Mo量提高，淬透性改善。Mo提高高鉻白口鑄鐵淬透性的能力與鉻碳比有緊密關系。當Mo與Cu、Ni、Cr任一元素或與 Cr+Ni二元素同時添加時，提高淬透性的作用更加明顯。另外，Mo在Ni-Cr型馬氏體白口鑄鐵中有替代Ni的能力。鎳：Ni不溶于碳化物而全部進入奧氏體，

8、因此，它提高淬透性的作用得以充分發(fā)揮。在低鉻白口鑄鐵中加入質(zhì)量分數(shù)約2.5%的鎳，可促使組織中得到硬而細的珠光體。當w(Ni)4.5%可阻止珠光體形成。更高的鎳量( w( Ni)6.5% )可使奧氏體穩(wěn)定，在低溫或 在鑄態(tài)下發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變。如鎳硬白口鑄鐵在鑄態(tài)條件下就可得到馬氏體基體+M7C3共晶碳化物的組織。對于大截面高鉻白口鑄鐵，添加w(Ni)=0.2%1.5%能抑制珠光體形成，若Ni與Mo同時添加，抑制作用更明顯。銅：在低鉻與高鉻馬氏體白口鑄鐵中，銅能抑制珠光體形成的作用。由于銅在奧氏體中的溶解度有限，所以不能添加太多，以w(Cu)2.5%為宜，故Cu在鎳硬鑄鐵中不能取代 Ni。當Cu、

9、Mo聯(lián)合添加時，可顯著提高淬透性。但是過量的銅會引起殘余奧氏體增多，影響 材料耐磨性。減少鑄鐵中的碳、鉻量可降低奧氏體穩(wěn)定性，但同時將使馬氏體量減少，引起硬度降低。釩：V是強烈的碳化物形成元素，鑄態(tài)下形成初生碳化物，或二次碳化物，增加激冷程度。釩在薄壁鑄件中產(chǎn)生的強烈激冷作用可借助Ni、Cu或增加C、Si含量給與平衡。此外，少量的釩，如w(V)=0.1%0.5%可使粗大的柱狀晶細化。由于釩與溶液中的碳結(jié)合，導致基體 碳量降低，從而提高馬氏體轉(zhuǎn)化溫度，促使在鑄造條件下完全轉(zhuǎn)成馬氏體。硅：Si在白口鑄鐵中是被限制的元素，因為Si增加碳的活性，容易促使石墨形成，阻止白口產(chǎn)生。另外，硅降低淬透性，容易

10、促使形成珠光體，影響材料耐磨性。低合金白口鑄鐵中w(Si)=1%左右，高鉻白口鑄鐵含硅量?？刂圃趙(Si)=0.4%0.7%。Si量過低(如w(Si)0.4% )對脫氧不利。與一般結(jié)論不同，有文獻報道， Si在中鉻白口鑄鐵中，有使(Fe、 Cr)7C3碳化物量增加的趨勢鋼鐵材料中主要元素及其對組織和性能的影響元素符號對組織的影響對 性 能 的 影 響Al縮小丫相區(qū)，形成丫相圈；在a鐵及丫鐵中的最大溶解度分別為36%及0.6%，不形成碳化物，但與氮及氧親和力極強主要用來脫氧和細化晶粒。在滲碳鋼中促使形成堅硬耐蝕的滲碳層。含量高時，賦予鋼高溫抗氧化及耐氧化性介質(zhì)、 H2S 氣體的腐蝕作用。 固溶強

11、化作用大。在耐熱合金中，與鎳形成丫相（Ni3AI ）,從而提高其熱強性。有促使石墨化傾向，對淬透性影響不顯著As縮小丫相區(qū)，形成丫相圈，作用與磷相似，在鋼中偏析嚴重含量不超過0.2%時，對鋼的一般力學性能影響不大，但增加回火脆性敏感性B 縮小丫相區(qū)，但因形成Fe2B,不形成丫相圈。在a鐵及丫鐵中的最大溶解度分別為 0.008%及 0.02%微量硼在晶界上阻抑鐵素體晶核的形成，從而延長奧氏體的孕育期，提高鋼的淬透性。但隨鋼中碳含量的增加，此種作用逐漸減弱以至完全消失C 擴大丫相區(qū)，但因滲碳體的形成，不能無限固溶。在a鐵及丫鐵中的最大溶解度分別為 0.02%及2.1%隨含量的增加，提高鋼的硬度和強

12、度，但降低其塑性和韌性Co 無限固溶于 丫鐵，在a鐵中的溶解度為76%。非碳化物形成元素有固溶強化作用， 賦予鋼紅硬性， 改善鋼的高溫性能和抗氧化及耐蝕的能力， 為超硬高速鋼及高溫合 金的重要合金化元素。提高鋼的 MS 點，降低鋼的淬透性Cr 縮小丫相區(qū)，形成丫相圈，在a鐵中無限固溶，在 丫鐵中的最大溶解度為12.5% , 中等碳化物形成元素，隨鉻含量的增加，可形成（Fe， Cr） 3C，（ Cr ， Fe） 7C3，（Cr ， Fe）23C6 等碳化物增加鋼的淬透性并有二次硬化作用，提高高碳鋼的耐磨性。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，并增加鋼的熱強性。

13、為不銹耐酸鋼及耐熱鋼的主要合金化元素。含量高時，易發(fā)生b和475C脆性Cu擴大丫相區(qū)，但不無限固溶；在 a鐵及丫鐵中的最大溶解度分別約 2%或 8.5%。在724C及700C時，在 a鐵中的溶解度劇降至 0.68%及0.52%當含量超過 0.75%時，經(jīng)固溶處理和時效后可產(chǎn)生時效強化作用。含量低時，其作用與鎳相似，但較弱。含量 較高時，對熱變形加工不利，如超過 0.30%，在氧化氣氛中加熱，由于選擇性氧化作用，在 表面將形成一富銅層， 在高溫熔化并侵蝕鋼表面層的晶粒邊界， 在熱變形加工時導致高溫銅 脆現(xiàn)象。如鋼中同時含有超過銅含量 1/3 的鎳，則可避免此種銅脆的發(fā)生，如用于鑄鋼件則 無上述弊

14、病。在低碳低合金鋼中，特別與磷同時存在時，可提高鋼的抗大氣腐蝕性能。Cu2% 3%在奧氏體不銹鋼中可提高其對硫酸、磷酸及鹽酸等的抗腐蝕性及對應力腐蝕的穩(wěn)定性 H擴大丫相區(qū)，在奧氏體中的溶解度遠大于在鐵素體中的溶解度；而在鐵素體中的溶解度也隨溫度的下降而劇減氫易使鋼產(chǎn)生白點等不允許有的缺陷， 也是導致焊縫熱影響區(qū)中發(fā)生冷裂的重要因素。因此，應采取一切可能的措施降低鋼中的氫含量Mn擴大丫相區(qū)，形成無限固溶體。對鐵素體及奧氏體均有較強的固溶強化作用。為弱碳化物形成元素， 進入滲碳體替代部分鐵原子， 形成合金滲碳體與硫形成熔點較高的MnS,可防止因FeS而導致的熱脆現(xiàn)象。降低鋼的下臨界點，增加奧氏體冷

15、卻時的過 冷度， 細化珠光體組織以改善其機械性能， 為低合金鋼的重要合金化元素之一， 并為無鎳及 少鎳奧氏體鋼的主要奧氏體化元素。 提高鋼的淬透性的作用強， 但有增加晶粒粗化和回火脆 性的不利傾向Mo縮小丫相區(qū)，形成丫相圈，在a鐵及丫鐵中的最大溶解度分別約 4%及37.5%。強碳化物形成元素阻抑奧氏體到珠光體轉(zhuǎn)變的能力最強，從而提高鋼的淬透性， 并為貝氏體高強度鋼的重要合金化元素之一。含量約0.5%時，能降低或抑止其他合金元素導致的回火脆性。 在較高回火溫度下， 形成彌漫分布的特殊碳化物，有二次硬化作用。提高鋼的熱強性和 蠕變 強度 ，含 Mo2% 3%能增 加耐 蝕鋼抗 有機 酸及 還原性

16、介質(zhì)腐 蝕的 能力 o （ u# D R& % A;N擴大丫相區(qū)，但由于形成氮化鐵而不能無限固溶；在a鐵及丫鐵中的最大溶解度分別約 0.1%及 2.8%。不形成碳化物，氮與鋼中其他合金元素形成氮化物，如TiN， VN， AlN等有固溶強化和提高淬透性的作用， 但均不太顯著。 由于氮化物在晶界上析出， 提 高晶界高溫強度，從而增加鋼的蠕變強度。在奧氏體鋼中，可以取代一部分鎳。與鋼中其他 元素化合， 有沉淀硬化作用；對鋼抗腐蝕性能的影響不顯著， 但鋼表面滲氮后，不僅增加其 硬度和耐磨性能，也顯著改善其抗蝕性。在低碳鋼中，殘余氮會導致時效脆性Nb縮小丫相區(qū)，但由于拉氏相 NbFe2的形成而不形成 丫

17、相圈；在a鐵及丫鐵中的最大溶解度分別約為 1.8%及 2.0%。強碳化物及氮化物形成元素部分元素進入固溶體，固溶強化作用很強。 固溶于奧氏體時，顯著提高鋼的淬透性； 但以碳化物及氧化物微細 顆粒形態(tài)存在時，卻細化晶粒并降低鋼的淬透性。增加鋼的回火穩(wěn)定性，有二次硬化作用。 微量鈮可以在不影響鋼的塑性或韌性的情況下， 提高鋼的強度。 由于細化晶粒的作用， 提高 鋼的沖擊韌性并降低其脆性轉(zhuǎn)折溫度。 當含量大于碳含量的 8 倍時，幾乎可以固定鋼中所有 的碳， 使鋼具有很好的抗氫性能；在奧氏體鋼中， 可以防止氧化介質(zhì)對鋼的晶間腐蝕。 由于 固定鋼中的碳和沉淀硬化作用，可以提高熱強鋼的高溫性能，如蠕變強度

18、等Ni擴大丫相區(qū)，形成無限固溶體，在a鐵中的最大溶解度約 10%。不形成碳化物固溶強化及提高淬透性的作用中等。 細化鐵素體晶粒， 在強度相同的條件下， 提高鋼的塑性和韌性，特別是低溫韌性。為主要奧氏體形成元素并改善鋼的耐蝕性能。與鉻、 鉬等聯(lián)合使用， 提高鋼的熱強性和耐蝕性， 為熱強鋼及奧氏體不銹耐酸鋼的主要合金元素之 一三維網(wǎng)技術論壇 3 3 N5 $ _: g* N9 sO 縮小丫相區(qū)，但由于氧化鐵的形成，不形成丫相圈；在a鐵及丫鐵中的最大溶解度分別約為 0.03%及 0.003%固溶于鋼中的數(shù)量極少，所以對鋼性能的影響并不顯著。超過溶解度部分的氧以各種夾雜的形式存在，對鋼塑性及韌性不利P

19、 縮小丫相區(qū)，形成丫相圈；在a鐵及丫鐵中的最大溶解度分別為 2.8%及0.25%。不 形成碳化物，但含量高時易形成 Fe3P固溶強化及冷作硬化作用極強；與銅聯(lián)合使用，提高低合金高強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， 增加 鋼的被切削性。在鋼中偏析嚴重。增加鋼的回火脆性及冷脆敏感性Pb基本上不溶于鋼中含量在 0.2%左右并以極微小的顆粒存在時，能在不顯著影響其他性能的前提下，改善鋼的被切削性RE包括元素周期表川B族中鑭系元素及釔和鈧， 共17個元素。它們都縮小丫相區(qū)，除鑭外，都由于中間化合物的形成而不形成丫相圈；它們在鐵中的溶解度都很低，如鈰和釹的溶解度都不超過 0.5

20、%。它們在鋼中，半數(shù)以上進入碳化物中，小部分進入夾雜物中，其 余部分存在于固溶體中。它們和氧、硫、磷、氮、氫的親和力很強，和砷、銻、鉛、鉍、錫 等也都能形成熔點較高的化合物有脫氣、 脫硫和消除其他有害雜質(zhì)的作用。 還改善夾雜物的形態(tài)和分布，改善鋼的鑄態(tài)組織，從而提高鋼的質(zhì)量。0 .2 %的稀土加入量可以提高鋼的抗氧化性、高溫強度及蠕變強度；也可以較大幅度地提高不銹耐酸鋼的耐蝕性S縮小丫相區(qū)，因有FeS的形成，未能形成 丫相圈。在鐵中溶解度很小，主要以硫化物的形式存在提高硫和錳的含量， 可以改善鋼的被切削性。 在鋼中偏析嚴重， 惡化鋼的質(zhì)量。如以熔點較低的 FeS 的形式存在時，將導致鋼的熱脆現(xiàn)

21、象。為了防止因硫?qū)е?的熱脆應有足夠的錳，使形成熔點較高的MnS。硫含量偏高，焊接時由于SO2的產(chǎn)生，將在焊縫金屬內(nèi)形成氣孔和疏松Si縮小丫相區(qū)，形成丫相圈；在a鐵及丫鐵中的溶解度分別為 18.5%及2.15%。不形成碳化物為常用的脫氧劑。 對鐵素體的固溶強化作用僅次于磷， 提高鋼的電阻率， 降低磁滯損耗， 對磁導率也有所改善， 為硅鋼片的主要合金化元素。 提高鋼的淬透性和抗回火 性，對鋼的綜合力學性能，特別是彈性極限有利。 還可增強鋼在自然條件下的耐蝕性。 為彈 簧鋼和低合金高強度鋼中常用的合金元素。 含量較高時， 對鋼的焊接性不利， 因焊接時飛濺 較嚴重，有損焊縫質(zhì)量，并易導致冷脆；對中高

22、碳鋼回火時易產(chǎn)生石墨化Ti縮小丫相區(qū)，形成丫相圈；在a鐵及丫鐵中的最大溶解度分別約為 7%及0.75% ,系最強的碳化物形成元素，與氮的親和力也極強固溶狀態(tài)時，固溶強化作用極強， 但同時降低固溶體的韌性。固溶于奧氏體中提高鋼淬透性的作用很強，但化合鈦，由于其細微顆粒形成新相的晶核從而促進奧氏體分解，降低鋼的淬透性。提高鋼的回火穩(wěn)定性， 并有二次硬化作用。含量高時析出彌散分布的拉氏相TiFe2，而產(chǎn)生時效強化作用。提高耐熱鋼的抗氧化性和熱強性，如蠕變和持久強度。在高鎳含鋁合金中形成丫相Ni3 (Al , Ti )，彌散析出，提高合金的熱強性，有防止和減輕不銹耐酸鋼晶間和應力腐蝕的作用。由于細化晶

23、粒和固定碳，對鋼的焊接性有利V縮小丫相區(qū)，形成丫相圈；在a鐵中無限固溶，在y鐵中的最大溶解度約 1.35%。強碳化物及氮化物形成元素固溶于奧氏體中可提高鋼的淬透性；但以化合物狀態(tài)存在的釩，由于這類化合物的細小顆粒形成新相的晶核，將降低鋼的淬透性。 增加鋼的回火穩(wěn)定性并有強烈的二次硬化作用。有細化晶粒作用，所以對低溫沖擊韌度有利。碳化釩是金屬碳化物中最硬最耐磨的， 可提高工具鋼的使用壽命。釩通過細小碳化物顆粒的彌散分布可以提高鋼的蠕變和持久強度。釩、碳含量比大于5.7時可防止或減輕介質(zhì)對不銹耐酸鋼的晶間腐蝕，并大大提高鋼抗高溫高壓氫腐蝕的能力，但對鋼高溫抗氧化不利。合金模具鋼中加入合金元素的目的

24、及作用Mn1、在低含量范圍內(nèi)，對鋼具有很大的強化作用，提高強度、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)，作為主要的奧氏體化元素。Si1、強化鐵素體，提高鋼的強度和硬度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(含量在0.40%范圍內(nèi)時，改善熱裂傾向，含量高時，易形成柱 狀晶，增加熱裂傾向。)Cr1、在低合金范圍內(nèi)，對鋼具有很大的強化作用，提高強度、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、提高鋼的耐熱性4、在高合金范圍內(nèi)，使鋼具有對強氧化性酸類等腐蝕

25、介質(zhì)的耐腐蝕能力Mo1、強化鐵素體，提高鋼的強度和硬度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度Ni1、提高鋼的強度，而不降低其塑性，改善鋼的低溫韌性2、降低鋼的臨界冷卻速度，提高鋼的淬透性3、擴大奧氏體區(qū)，是奧氏體化的有效元素4、本身具有一定耐蝕性，對一些還原性酸類有良好的耐蝕能力Al1煉鋼中起良好的脫氧作用2、細化鋼的晶粒，提高鋼的強度3、提高鋼的抗氧化性能，提高不銹鋼對強氧化性酸類的耐蝕能力Si1硫在鋼中以FeS-Fe共晶體存在于鋼的晶粒周界，降低鋼的力學性能，優(yōu)制鋼含硫量一般 應限制在0.04%以下。2、在機械制造中，有時為了改善某些鋼的切削加工性能，人為將含

26、硫量提高，以形成硫化 物，起中斷基體連續(xù)性的作用。3、硫含量的提高，增加鑄件熱裂傾向。H:煉鋼過程中鋼液從爐氣中吸收氫鋼液中氫的溶解度隨溫度升高而提高，在緩慢凝固條件下，氫以針孔形態(tài)析出?？焖倌虝r，析出氫在鐵的晶格內(nèi)造成高應力狀態(tài)，導致脆性。Ni煉鋼過程中鋼液從爐氣中吸收氮1鋼液中溶解的氮在凝固過程中因溶解度降低而析出，并與鋼中的Si、Al、Zr等元素化合，生成SiN、AlN、ZrN等氮化物。少量氮化物能細化鋼的晶粒。氮休物多時，會使鋼的塑性 和韌性降低。2、氮屬于擴大奧氏體區(qū)元素，在鋼中可部分代替鎳的作用，是鉻錳氮不銹鋼中的合金元素，在超低碳不銹鋼中，可代替碳的作用，提高鋼的強度。O:1鋼

27、液中溶解的FeO在凝固前溫度降低過程中與鋼液中的碳起反應，生成一氧化碳氣泡， 在鑄件中造成氣孔。2、鋼液凝固過程中，F(xiàn)eO因溶解度下降而析出在鋼的晶粒周界處，降低鋼的性能。合金模具鋼中為什么加入大量的合金元素？都加入哪些合金元素？加入大量的合金元素可以改善模具鋼原有的性能譬如改善強韌性、增加淬透性、增加耐磨與耐蝕性、提高熱穩(wěn)定性、改善切削加工工藝性等，使模具鋼更能滿足模具的使用要求。合金模具鋼中所加的合金元素有：第二周期B、C、N ;第三周期Si、Al、P、S;第四周期V、Cr、Ti、Mn、Co、Ni、Cu;第五周期 Y、Zr、Nb、Mo ;第六周期 La族、 Ta、W。依據(jù)合金元素與 C的親

28、和力的大小，合金模具鋼中加入的合金元素可分為四類：強碳化物形成元素，如 Ti、Zr、Nb、V :中強碳化物形成元素，如W、Mo、Cr;弱碳化物形成元素，如 Mn ;非碳化物形成元素，如Ni、Si、Al、Co、Cu、P、S、N.合金模具鋼中加入合金元素的目的是什么？ 合金模具鋼實質(zhì)上是在優(yōu)質(zhì)或高級優(yōu)質(zhì)碳鋼的基礎上加入合金元素形成的。 加入合金元 素的目的有這些：1提高模具鋼的淬透性，增加模具鋼的硬化層深度；2形成大量的合金碳化物，作為模具鋼中的強化相，增加模具鋼的強度、硬度與耐磨性；3細化晶粒，提高模具鋼的強度與韌性；4固溶于基體組織中，起固溶強化作用；5脫溶于基體組織，起沉淀強化作用；6消除或

29、降低模具鋼的回火脆性；7固溶于基體組織中，提高模具鋼的熱穩(wěn)定性和回火穩(wěn)定性；8.改善模具鋼的耐蝕性及抗高溫氧化性；9降低模具鋼的淬火變形，保持鋼件的尺寸穩(wěn)定；10.改善切削加工工藝性。合金模具鋼的合金元素主要起什么作用？合金元素所起的作用有以下幾個方面。對臨界點的影響 Mn、 Co、 Ni 、 C、 Cu、 N 等元素合 A3 溫度下降， A4 溫度升高； V、 Cr、 Ti、 Mo、 W、 Al、 P、 Sn、 Sb、 As、 B、 Zr、 Nb、 Ta、 S、 Ce 等元素使 A3 溫度升高， A4 溫度下降。2對鐵-碳合金臨界點的影響 Mn、Ni、C、Cu、N等元素使鐵碳相圖中的 S點和

30、E點向下 并向左移，A3線（GS線）也向下移（Co除外）；V、Cr、Ti、Mo、W、Al、P、Sn、Sb、 As、B、Zr、Nb、Ta、S、Ce等元素使 S點和E點上升并向左移。與模具鋼中晶體缺陷的相互作用 一些合金元素與晶界結(jié)合， 形成晶界偏聚； 與位錯結(jié)合 形成柯垂耳氣團。對鋼的組織及性能產(chǎn)生影響，如產(chǎn)生晶界強化、出現(xiàn)晶界脆性、 出現(xiàn)晶間腐蝕等。5固溶于基體組織中起固溶強化作用 碳化物形成元素 Ti、 Zr、 Nb、 V、 W、 Mo、 Cr、 Mn 等與非碳化物形成元素 Ni、 Si、 Al、 Co、 Cu、 P、 S、 N 等，在高溫時能固溶于奧氏體中， 相變后遺留固溶于室溫組織中，對

31、基體組織起固溶強化作用。6對C曲線影響：非碳化物形成元素 Ni、Si、Al、Cu以及弱碳化物形成元素 Mn等使C曲 線右移而不改變曲線形狀。Co使C曲線左移。碳化物形成元素 W、Mo、Cr、V等不僅使C曲線右移而且使其形狀改變?yōu)榫哂猩?、下兩面三刀個“ C形曲線。提高臨界點的元素如Si、Al、 Co、 Cr、 Mo、 W、 V 等使 C 曲線的 “鼻子”向上移動，降低臨界點的元素如 Mn、 Ni、 Cu 等則使 C 曲線的 “鼻子 ”向下移動。7對奧氏體化的影響 合金元素的加入提高了鋼奧氏體化溫度和延長了奧氏體化的時間。Al、 Ti、 Nb、 V 元素強烈阻止了奧氏體晶粒長大，W、 Mo 中等阻

32、止奧氏體晶粒長大，C、 P、Mn （高碳時）促進奧氏體晶粒長大。.合金元素對過冷奧氏體轉(zhuǎn)變影響 Ti、 Nb、 V、 W、 Mo 等強和中強碳化物形成元素強烈推遲珠光體轉(zhuǎn)變， 推遲貝氏體轉(zhuǎn)變較少； 升高珠光體轉(zhuǎn)變溫度范圍， 降低貝氏體轉(zhuǎn)變溫度范 圍，明顯出現(xiàn)珠光體和貝氏體兩條 C 曲線。鉻和錳等中、弱碳化物形成元素強烈推遲珠光 體轉(zhuǎn)變，推遲后者更顯著，因而出現(xiàn)了另一種兩條 C 曲線形式。 非碳化物形成元素鋁和硅都增加過冷奧氏體的穩(wěn)定性， 而推遲貝氏體轉(zhuǎn)變更強烈。 鎳強烈推 遲珠光體轉(zhuǎn)變，鈷降低過冷奧氏體的穩(wěn)定性。但鎳和鈷不改變碳鋼C 曲線的形狀。鋼中晶界偏聚強烈的元素如硼、 磷、稀土等元素使先

33、共析鐵素體轉(zhuǎn)變顯著推遲， 對珠光體和 貝氏體轉(zhuǎn)變推遲較弱，但不改變碳鋼 C 曲線的形狀。9對馬氏體轉(zhuǎn)變的影響多數(shù)合金元素使馬氏體點MS降低，其中Cr、Mn、Ni元素的作用最強。只有 Al 、 Co 元素是提高馬氏體點 MS 的， Si 元素則影響不大。10對回火組織轉(zhuǎn)變的影響多數(shù)合金元素推遲馬氏體在第二階段的分解，阻止碳化物的分解和聚集， 升高殘余奧氏體的分解溫度， 改善鋼的回火穩(wěn)定性。 同時合金元素也催了二次硬化、 二次淬火現(xiàn)象。11對工藝性的影響 加入大量的合金元素促使鋼內(nèi)部產(chǎn)生大量的共晶碳化物， 給鍛造增加了 難度，經(jīng)切削加工制造了困難， 給熱處理帶來了棘手的難題， 給焊接造成了難以實現(xiàn)

34、的困難。 模具鋼中加入Pb、Ca、S、Se元素，卻能改善模具鋼的切削加工工藝性。鋼中合金元素的作用為什么要加入合金元素？1.淬透性低 2. 強度和屈強比低 3. 高溫強度差 4.不能滿足特殊性能的要求合金元素對鋼中基本相的影響1、合金固溶體a Fe(Me)2、合金滲碳體(Fe,Me)3C3、合金碳化物TiC 、 NbC 、 WC 、 VC 、4、非金屬夾雜MnS, MnO, SiO2 , Al2O35、Cu , Pb 以游離狀態(tài)存在合金元素在鋼中的存在形式取決于：1、合金元素本身的性質(zhì) 2、合金元素的含量以及碳的含量 3、熱處理條件（加熱溫度、冷卻條件）1. 形成合金碳化物 Mn：弱碳化物形成

35、元素， Cr、Mo W屬于中強碳化物形成元素，V、Ti、Nb Zr :是強碳化物形成元素。與C的親和力強的合金元素形成的特殊碳化物，穩(wěn)定性好，具有高熔點、高硬度、高耐磨性和不易分解等特點。碳化物的穩(wěn)定性越高， 熱處理加熱時， 碳化物的溶解及奧氏體的均勻化越困難。 同樣在冷 卻及回火過程中碳化物的析出及其聚集長大也越困難。2. 形成合金固溶體： 凡是溶入鐵素體的合金元素均起固溶強化作用， 即， 使鋼的強度和硬度 提高、韌性降低。三、合金元素對鐵碳合金相圖的影響1、對奧氏體相區(qū)的影響（ 1）擴大 A 區(qū)Ni、Mn Co C、N Cu等元素的加入會使奧氏體相區(qū)擴大，特別是Ni、Mn的影響更大（2）縮小 A 區(qū)Cr、 W、 Mo、 V、 Ti 、 Al 、 Si 等元素的加入會使奧氏體相區(qū)縮小，特別是 Cr、 Si 含量高時 將限制 A 體區(qū)，甚至完全消失。2、對鐵碳相圖中 S點、E點的影響所有的合金元素都使 S點左移，而大部分合金元素均使 E點左移，因此，含碳量相同的碳鋼 和合金鋼具有不同的顯微組織。3、對共析轉(zhuǎn)變溫度 A1 的影響擴大A相區(qū)的元素使鐵碳合金相圖中共析轉(zhuǎn)變溫度A1下降；縮小A相區(qū)的元素則使其上升，并都使共析反應在一個溫度范圍內(nèi)進行。四、合金元素對鋼熱處理的影響1、合金元素對加熱時相變的影響（1 ）對奧氏體形成速度的影響 Cr、Mo W V、Ti、Nb Z