钢中主要合金元素
钢材合金化学成分分类标准是什么
钢材合金化学成分分类标准是什么
钢材合金化学成分分类标准是根据其各种合金元素的含量和比例，将钢材分为不同的类别。
一般来说，钢材中的合金元素包括碳、锰、硅、磷、硫、铬、镍、钼等。
根据这些元素的含量和比例的不同，钢材可以分为以下几类：
1. 碳素钢：碳元素是钢材中最主要的合金元素之一，碳素钢中的碳含量在0.05%至
2.0%之间。
根据碳含量的不同，碳素钢又可以分为低碳钢、中碳钢和高碳钢。
2. 合金钢：除了碳元素外，合金钢中还含有其他的合金元素，例如铬、钼、镍等。
合金钢的合金元素含量一般在1.0%至5.0%之间。
3. 不锈钢：不锈钢是一种富含铬元素的合金钢，一般含铬量在10.5%以上。
不锈钢具有较强的耐腐蚀性能和较高的强度。
4. 工具钢：工具钢中的合金元素主要包括钨、钴、钒等。
工具钢具有较高的硬度和耐磨性能，适用于制造各种工具和零部件。
以上是钢材合金化学成分分类的基本标准，具体的分类方法还需根据钢材的用途和性能需求进行进一步的细分。
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钢铁5大元素
钢铁中的元素（除铁外）可简单分为两大类：五大元素和稀少元素。
五大元素即指碳、硅、锰、硫、磷；稀少元素主要指氮、氢、氧等气体元素和合金元素。
当然所有元素都可能影响钢料的生产、制造及其性质，元素间也可能彼此影响。
另外，某元素对某一钢种有益，但在另外一种钢种中就可能有害。
下面简要介绍下五大元素对钢性能的影响：1、碳碳是影响钢的组织和性能的主要元素。
在钢中碳主要以渗碳体的形式存在。
当钢的含碳量≤1.0％时，随着含碳量的增加，钢的强度和硬度提高，而塑性和韧性不断下降。
这是因为在以铁素体（ferrite）为基体的钢中，层片状渗碳体起着强化作用，钢中珠光体(pearlite)含量愈多，则强度和硬度愈高（张万昌，2000）。
炼钢厂所生产的极低碳钢(IF钢，Interstitial Free 钢)，是在炼钢过程中加入铌和钛元素以制约碳元素的形成，这种极低碳钢超深冲性良好，主要用于汽车工业。
在冷轧厂中最常见的卷板低碳钢为碳含量0.08％的SAE1008钢种，作为各大产业产品用钢的原料。
但是，当钢中含碳量>1.0％以后、钢中出现网状渗碳体，这时钢的硬度虽随着含碳量的增加而不断提高，却导致钢的强度下降。
钢中含碳量愈多，渗碳体网愈严重，网的厚度也越大。
所以高碳钢的性能硬而脆，仅作工具用。
2、硅硅是在钢冶炼生产过程中由原料（铁矿石、废钢铁、脱氧剂等）所带入的(王章忠，2001)，硅溶于α－Fe中形成固溶体，提高钢的强度和硬度。
所以，硅是钢中的有益元素，在钢中硅的含量<0.5％（张万昌，2000）。
但是在一般具有无氧化炉（NOF）的连续退火线的热浸镀锌厂中，所使用的低碳钢(冷轧板)，其硅成分一般为0.03％max,最好不得超过0.04％，否则钢带进入460℃左右的锌槽之后，无法取得良好的着锌状态。
3、锰锰是在钢冶炼生产过程中由原料（铁矿石、废钢铁、脱氧剂等）所带入的，锰溶于α－Fe和渗碳体中使钢的强度和硬度提高，此外锰和硫化合成MnS，可以减轻硫对钢的危害，所以锰也是钢中的有益元素（张万昌，2000）。
合金元素在钢中的主要作用
简述几种常见合金元素在钢中的主要作用为了改善和提高钢的某些性能和使之获得某些特殊性能而有意在冶炼过程中加入的元素称为合金元素。
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。
(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。
含量超过12%时，使钢有良好的高温抗氧化性和耐氧化性腐蚀的作用，还增加钢的热强性。
铬为不锈钢耐酸钢及耐热钢的主要合金元素。
铬能提高碳素钢轧制状态的强度和硬度，降低伸长率和断面收缩率。
当铬含量超过15%时，强度和硬度将下降，伸长率和断面收缩率则相应地有所提高。
含铬钢的零件经研磨容易获得较高的表面加工质量。
铬在调质结构中的主要作用是提高淬透性，使钢经淬火回火后具有较好的综合力学性能，在渗碳钢中还可以形成含铬的碳化物，从而提高材料表面的耐磨性。
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，总的效果是提高强度，对塑性的影响不显著。
一般地讲，对不需调质处理而在轧钢、正火或退火状态使用的低碳钢，一定的含镍量能提高钢的强度而不显著降低其韧性。
据统计，每增加1%的镍约可提高强度。
随着镍含量的增加，钢的屈服程度比抗拉强度提高的快，因此含镍钢的比可较普通碳素钢高。
镍在提高钢强度的同时，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。
对于中碳钢，由于镍降低珠光体转变温度，使珠光体变细；又由于镍降低共析点的含碳量，因而和相同的碳含量的碳素钢比，其珠光体数量较多，使含镍的珠光体铁素体钢的强度较相同碳含量的碳素钢高。
反之，若使钢的强度相同，含镍钢的碳含量可以适当降低，因而能使钢的韧性和塑性有所提。
镍可以提高钢对疲劳的抗力和减小钢对缺口的敏感性。
合金钢分类标准
合金钢分类标准
合金钢是一类由铁和其他元素组成的合金，根据其组成和性质的不同，可以分为以下几个分类：
1. 碳钢：碳是合金中的主要合金元素，通过调控碳的含量可以改变钢的硬度和强度。
碳钢通常分为低碳钢、中碳钢和高碳钢三个等级。
2. 合金钢：除铁和碳外，合金钢中还含有其他合金元素，例如钼、铬、镍、锰等。
这些合金元素的添加可以提高钢的硬度、强度、抗腐蚀性能和耐磨性。
3. 不锈钢：不锈钢是一种具有较高耐腐蚀性的合金钢，主要由铬和镍等合金元素制成。
不锈钢具有抗氧化、耐酸碱腐蚀等特点，常用于制作厨具、化工设备等。
4. 工具钢：工具钢是一类用于制造工具和刀具的合金钢，具有良好的硬度和耐磨性。
工具钢通常含有较高的碳、钼和钴等合金元素。
5. 接触热处理钢：接触热处理钢主要用于制造高温工作环境下的零部件，具有较高的耐热性和抗氧化性能。
以上是合金钢的几个常见分类，每种分类都有其特定的用途和性能要求。
通过合理选择合金元素的含量和组合，可以使合金钢具备不同的机械性能和化学性能，以满足各种不同的工程需求。
钢的五大元素
钢的五大元素引言钢是一种重要的金属材料，广泛应用于建筑、交通、机械制造等领域。
它具有优异的力学性能和耐腐蚀性，被誉为现代工业文明的基石之一。
钢的组成主要包括铁和碳，但除此之外，还存在着其他几个重要的元素对钢材的性能产生着深远影响。
这些元素被称为钢的五大元素，分别是碳、硅、锰、磷和硫。
本文将详细介绍每个元素在钢中的作用及其对钢材性能的影响。
1. 碳（C）碳是构成钢材最重要的元素之一，它可以通过控制含碳量来调节钢材的硬度和强度。
在低碳钢中，碳含量通常在0.05%以下；而高碳钢中，碳含量可以达到0.6%以上。
•硬度：增加碳含量可以提高钢材的硬度。
这是因为碳原子可以在晶格中形成固溶体，并增加晶格间距离，使得晶体结构更加紧密，从而增加了钢材的硬度。
•强度：碳的存在可以增加钢材的强度。
碳原子可以与铁原子形成固溶体，并生成强化相，如Fe3C（渗碳体），从而增加钢材的强度。
•韧性：适量的碳含量可以提高钢材的韧性。
过高或过低的碳含量都会降低钢材的韧性。
2. 硅（Si）硅是一种常见的合金元素，在钢中起到多种作用。
•脱氧剂：硅可以作为脱氧剂，与氧反应生成SiO2，有效地除去钢中的氧化物。
这有助于提高钢材的纯净度和耐蚀性。
•弥散剂：硅能够与其他合金元素形成固溶体，改善晶界结构，提高钢材的强度和韧性。
•抑制晶粒长大：适量添加硅可以抑制晶粒长大，细化晶粒尺寸，从而提高钢材在高温下的力学性能。
3. 锰（Mn）锰是一种重要的合金元素，在钢中起到多种作用。
•强化剂：锰能够与铁形成固溶体，并生成强化相，如MnS（硫化锰）和Mn3N （氮化锰），从而提高钢材的强度和硬度。
•脱氧剂：锰可以作为脱氧剂，与氧反应生成MnO，有效地除去钢中的氧化物。
这有助于提高钢材的纯净度和耐蚀性。
•抑制晶粒长大：适量添加锰可以抑制晶粒长大，细化晶粒尺寸，从而提高钢材在高温下的力学性能。
4. 磷（P）磷是一种常见的合金元素，在钢中起到多种作用。
•强化剂：适量添加磷可以提高钢材的强度和硬度。
各种合金元素对钢性能的影响
三、各种合金元素对钢性能的影响目前在合金钢中常用的合金元素有：铬(Cr)，锰(Mn)，镍(Ni)，硅(Si)，硼(B)，钨(W)，钼(Mo)，钒(V)，钛(Ti)和稀土元素(Re)等。
五大元素:硅、锰、碳、磷、硫。
五大杂质元素:氧、氮、磷、硫、氢。
1、碳（C）：钢中含碳量增加，屈服点和抗拉强度升高，但塑性和冲击性降低，当碳量0.23%超过时，钢的焊接性能变坏，因此用于焊接的低合金结构钢，含碳量一般不超过0.20%。
碳量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力，在露天料场的高碳钢就易锈蚀；此外，碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性。
2、硅（Si）：在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂，所以镇静钢含有0.15－0.30%的硅。
如果钢中含硅量超过0.50-0.60%，硅就算合金元素。
硅能显著提高钢的弹性极限，屈服点和抗拉强度，故广泛用于作弹簧钢。
在调质结构钢中加入1.0－1.2%的硅，强度可提高15－20%。
硅和钼、钨、铬等结合，有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用，可制造耐热钢。
含硅1－4%的低碳钢，具有极高的导磁率，用于电器工业做矽钢片。
硅量增加，会降低钢的焊接性能。
硅可提高强度、高温疲劳强度、耐热性及耐H2S等介质的腐蚀性。
硅含量增高会降低钢的塑性和冲击韧性。
3、锰（Mn）：在炼钢过程中，锰是良好的脱氧剂和脱硫剂，一般钢中含锰0.30－0.50%。
在碳素钢中加入0.70%以上时就算“锰钢”，较一般钢量的钢不但有足够的韧性，且有较高的强度和硬度，提高钢的淬性，改善钢的热加工性能，如16Mn钢比A3屈服点高40%。
含锰11－14%的钢有极高的耐磨性，用于挖土机铲斗，球磨机衬板等。
锰量增高，减弱钢的抗腐蚀能力，降低焊接性能。
锰可提高钢的强度，增加锰含量对提高低温冲击韧性有好处。
4、磷（P）：在一般情况下，磷是钢中有害元素，增加钢的冷脆性，使焊接性能变坏，降低塑性，使冷弯性能变坏。
因此通常要求钢中含磷量小于0.045%，优质钢要求更低些。
钢中主要合金元素的作用
钢中主要合金元素的作用钢中的主要合金元素有B、C、N、Al、Si、Ti、V、Cr、Mn、Co、N i、C u、Z r、N b、M o、W,有时S、P也可作为合金元素一、（1）奥氏体形成元素：C、N、Cu、Mn、Ni、Co等（2）铁素体形成元素：Cr、V、Si、Al、Ti、Mo、W等二、（1）非碳化物形成元素：Ni、Cu、Si、Al、P等（2）碳化物形成元素：Cr、Mo、V、Ti、Zr、Nb、等三、各种元素钢中的作用1.Mn元素1)在工程构建用钢中A．碳素构建用钢B．低合金高强度钢（其为主加元素）a)固溶强化效果较大b)降低奥氏体向珠光体转变温度范围，减缓转变速度，细化珠光体和铁素体，从而使钢的屈服强度升高，脆性转折温度下降，提高韧性c)可使相图的“S”左移，增加基体珠光体数量，从而在相同含碳量下提高强度C .微合金化低合金高强度钢2) 机器零件用钢A.调质钢a)提高钢的淬透性，保证良好的综合力学性能B.弹簧钢a)提高淬透性，强化铁素体，提高回火稳定性C.滚动轴承钢a)提高淬透性D．渗碳钢（其为主加元素）a)提高淬透性，使心部得到全部低碳马氏体b)碳化物形成元素Mn促使表层含碳量增多c)Mn在钢中促进奥氏体晶粒长大E．低碳马氏体型结构钢F．超高强度钢a)低合金超高强度钢：提高淬透性，回火稳定性和固溶强化b)二次硬化型超高强度钢c)马氏体时效钢d)超高强度不锈钢3) 工具钢A．刃具用钢a)碳素刃具钢b)合金刃具钢：i.提高淬透性，强化马氏体基体，提高回火稳定性ii.形成合金渗碳体，提高耐磨性c)高速钢B．模具用钢a)冷作模具钢b)热作模具钢4)不锈钢A.铁素体不锈钢B.马氏体不锈钢C.奥氏体不锈钢D.铁素体-奥氏体不锈钢E.奥氏体-马氏体不锈钢2.Cr元素1)在工程构建用钢中A.碳素构建用钢B.低合金高强度钢C .微合金化低合金高强度钢2) 机器零件用钢A.调质钢（主加元素）a)提高钢的淬透性，保证良好的综合力学性能B.弹簧钢a)碳化物形成元素，防止钢的过热和脱碳b)提高渗透性C.滚动轴承钢（最重要的元素）a)提高渗透性b)部分Cr可溶于渗碳体，形成稳定的合金渗碳体，因而在淬火加热时溶解较慢，减少过热倾向，经热处理后可以得到较细的组织c)碳化物能以细小质点均匀分布于钢中，提高回火稳定性，硬度，从而提高耐磨性和接触疲劳强度d)提高钢的耐腐蚀性（但Cr的量不能太高，会增加残余奥氏体，降低钢的硬度和尺寸稳定性，同时增加碳化物的不均匀性，降低钢的韧性D．渗碳钢（其为主加元素）a)提高淬透性，使心部得到全部低碳马氏体b)碳化物形成元素Cr促使表层含碳量增多，但使碳化物呈粒状分布E．低碳马氏体型结构钢F．超高强度钢a)低合金超高强度钢：提高淬透性，回火稳定性和固溶强化b)二次硬化型超高强度钢c)马氏体时效钢d)超高强度不锈钢3) 工具钢A．刃具用钢a)碳素刃具钢b)合金刃具钢：i.提高淬透性，强化马氏体基体，提高回火稳定性ii.形成合金渗碳体，提高耐磨性c)高速钢ⅰ.提高红硬性ⅱ.形成大量细小、弥散、坚硬而又不易聚集长大的合金碳化物，造成二次硬化效应ⅲ.形成的强化相硬度高ⅳ.高温下固溶强化效果显著，使基体有一定的热强性ⅴ.提高淬透性，增强抗氧化能力，形成较多致密的氧化膜，减少粘刀现象，从而增强钢的的耐磨性和切削性能（但Cr过高，切削能力下降，Ms点降低）B．模具用钢a)冷作模具钢：提高回火稳定性和回火温度b)热作模具钢：提高回火稳定性；提高钢的临界点，提高钢的热疲劳抗力4）不锈钢：提高基体的电极电位，从而提高抗腐蚀性能；ａ稳定剂A. 铁素体不锈钢：ａ稳定剂；引起475℃脆性（Cr原子有序化，形成Cr的体心立方相，引起点阵畸变和内应力）B.马氏体不锈钢C.奥氏体不锈钢D.铁素体-奥氏体不锈钢E.奥氏体-马氏体不锈钢3.Ni元素1)在工程构建用钢中(降低脆性转折温度；促进凝固脆性)A.碳素构建用钢B.低合金高强度钢C .微合金化低合金高强度钢2) 机器零件用钢A.调质钢a)提高钢的淬透性，保证良好的综合力学性能B.弹簧钢C.滚动轴承钢D．渗碳钢（其为主加元素）a)提高淬透性，使心部得到全部低碳马氏体b)非碳化物形成元素Ni减少表层碳浓度E．低碳马氏体型结构钢F．超高强度钢a)低合金超高强度钢：提高淬透性，回火稳定性和固溶强化b)二次硬化型超高强度钢：提高韧性c)马氏体时效钢：提高强韧性；Ni课保证马氏体形成减少脆性断裂，有利于马氏体中沉淀相析出，保证钢的良好塑性；弥散强化d)超高强度不锈钢3) 工具钢A．刃具用钢a)碳素刃具钢b)合金刃具钢c)高速钢B．模具用钢a)冷作模具钢b)热作模具钢5)不锈钢（促进钝化；奥氏体稳定剂）A.铁素体不锈钢B.马氏体不锈钢C.奥氏体不锈钢D.铁素体-奥氏体不锈钢E.奥氏体-马氏体不锈钢4.Si元素1)在工程构建用钢中（升高脆性转折温度；引起凝固脆性）A.碳素构建用钢B.低合金高强度钢a)固溶强化效果较大C .微合金化低合金高强度钢2) 机器零件用钢A.调质钢（主加元素）a)提高钢的淬透性，保证良好的综合力学性能B.弹簧钢a)提高淬透性，强化铁素体，提高回火稳定性（但容易引起脱碳，容易引起石墨化）C.滚动轴承钢a)提高淬透性D．渗碳钢（其为主加元素）a)提高淬透性，使心部得到全部低碳马氏体（非碳化物形成元素Si减少表层碳浓度，同时使碳化物呈长条状或网状分布，引起应力集中和缺口作用，使表面脆性增加）E．低碳马氏体型结构钢F．超高强度钢a)低合金超高强度钢：提高淬透性，回火稳定性和固溶强化b)二次硬化型超高强度钢c)马氏体时效钢d)超高强度不锈钢3) 工具钢A．刃具用钢（少量Si，增加淬透性，减少热处理变形，增加回火稳定性）a)碳素刃具钢b)合金刃具钢：ⅰ.提高淬透性，强化马氏体基体，提高回火稳定性（但Si使刚在加热时易脱碳和石墨化）c)高速钢B．模具用钢a)冷作模具钢：提高回火稳定性和回火温度b)热作模具钢：提高回火稳定性；表面硬化处理，提高模具寿命6)不锈钢（促进钝化）A.铁素体不锈钢B.马氏体不锈钢（活性元素Si在晶界处偏析，降低机体耐蚀性）C.奥氏体不锈钢D.铁素体-奥氏体不锈钢E.奥氏体-马氏体不锈钢5.Co元素1)在工程构建用钢中A.碳素构建用钢B.低合金高强度钢C .微合金化低合金高强度钢2) 机器零件用钢A.调质钢B.弹簧钢C.滚动轴承钢D．渗碳钢（其为主加元素）a)非碳化物形成元素Co减少表层谈浓度，降低渗层深度，减慢渗入速度E．低碳马氏体型结构钢F．超高强度钢a)低合金超高强度钢b)二次硬化型超高强度钢c)马氏体时效钢：提高强韧性d)超高强度不锈钢3) 工具钢A．刃具用钢a)碳素刃具钢b)合金刃具钢c)高速钢：提高红硬性ⅰ.Co提高熔点，使淬火温度提高，使奥氏体中溶更多的合金元素，强化基体ⅱ.延缓回火时合金碳化物的析出，减慢碳化物长大，细化碳化物而使钢的二次硬化能力和红硬性提高ⅲ. Co形成CoW金属间化合物，产生弥散强化，并阻止其他碳化物聚集长大B．模具用钢a)冷作模具钢b)热作模具钢7)不锈钢A.铁素体不锈钢B.马氏体不锈钢C.奥氏体不锈钢D.铁素体-奥氏体不锈钢E.奥氏体-马氏体不锈钢6.Nb元素1)在工程构建用钢中(细化晶粒；加入Nb，将碳钢中C、N元素以化合物形式固定下来而较少地溶入ａ-Fe中，从而减小应变时效敏感性；形成强碳化物，阻止晶粒长大，减小过热敏感性)A.碳素构建用钢B.低合金高强度钢a)微量Nb产生沉淀强化，细化晶粒，改善强韧性（但其形成的碳化物在高温轧制时可以溶解，此时细化晶粒效果消失，Tk反而上升，故必须控制轧制温度）C .微合金化低合金高强度钢a) 形成碳化物，氮化物，碳氮化合物，阻碍奥氏体晶粒长大，细化晶粒b) 轧制时延迟奥氏体的再结晶c) 产生弥散强化（但Tk会提高，需采取补救措施）2) 机器零件用钢A.调质钢B.弹簧钢C.滚动轴承钢D．渗碳钢E．低碳马氏体型结构钢F．超高强度钢a)低合金超高强度钢：提高淬透性，回火稳定性和固溶强化b)二次硬化型超高强度钢c)马氏体时效钢d)超高强度不锈钢3) 工具钢A．刃具用钢a)碳素刃具钢b)合金刃具钢：c)高速钢ⅰ.作变质剂，增加结晶核心，细化共晶碳化物，提高碳化物均匀性B．模具用钢a)冷作模具钢b)热作模具钢8)不锈钢A.铁素体不锈钢B.马氏体不锈钢C.奥氏体不锈钢D.铁素体-奥氏体不锈钢E.奥氏体-马氏体不锈钢7.Ti元素1)在工程构建用钢中（加入Ti，将碳钢中C、N元素以化合物形式固定下来而较少地溶入ａ-Fe中，从而减小应变时效敏感性；形成强碳化物，阻止晶粒长大，减小过热敏感性；减小凝固脆性）A.碳素构建用钢B.低合金高强度钢a)微量Ti产生沉淀强化，细化晶粒，改善强韧性（但其形成的碳化物在高温轧制时可以溶解，此时细化晶粒效果消失，Tk反而上升，故必须控制轧制温度）C .微合金化低合金高强度钢a) 形成碳化物，氮化物，碳氮化合物，阻碍奥氏体晶粒长大，细化晶粒b) 轧制时延迟奥氏体的再结晶2) 机器零件用钢A.调质钢(辅加元素)a)碳化物形成元素，主要作用是细化晶粒，提高回火稳定性和钢的强韧性B.弹簧钢C.滚动轴承钢D．渗碳钢（促使表层含碳量增多）E．低碳马氏体型结构钢F．超高强度钢a)低合金超高强度钢b)二次硬化型超高强度钢c)马氏体时效钢d)超高强度不锈钢3) 工具钢A．刃具用钢a)碳素刃具钢b)合金刃具钢：c) 高速钢ⅰ.作变质剂，增加结晶核心，细化共晶碳化物，提高碳化物均匀性B．模具用钢c)冷作模具钢d)热作模具钢9)不锈钢A.铁素体不锈钢B.马氏体不锈钢C奥氏体不锈钢D.铁素体-奥氏体不锈钢E.奥氏体-马氏体不锈钢8.V元素1)在工程构建用钢中(细化晶粒；减少应变时效敏感性)A.碳素构建用钢B.低合金高强度钢a) 微量V产生沉淀强化，细化晶粒，改善强韧性（但其形成的碳化物在高温轧制时可以溶解，此时细化晶粒效果消失，Tk反而上升，故必须控制轧制温度）C .微合金化低合金高强度钢a) 形成碳化物，氮化物，碳氮化合物，阻碍奥氏体晶粒长大，细化晶粒b) 轧制时延迟奥氏体的再结晶2) 机器零件用钢A.调质钢（辅加元素）a)碳化物形成元素，主要作用是细化晶粒，提高回火稳定性和钢的强韧性B.弹簧钢a)防止钢的过热和脱碳；提高淬透性；细化晶粒，保证高温下的高弹性极限和屈服极限C.滚动轴承钢a)提高回火稳定性；高温回火时产生二次硬化现象D．渗碳钢a)强碳化物形成元素V易使碳化物呈长条状或网状分布，引起应力集中和缺口作用，使表面脆性增加b)使表层含碳量增多c)阻碍奥氏体晶粒长大，细化晶粒E．低碳马氏体型结构钢F．超高强度钢a)低合金超高强度钢b)二次硬化型超高强度钢c)马氏体时效钢d)超高强度不锈钢3) 工具钢（主加元素，碳化物形成元素，提高红硬性）A．刃具用钢a)碳素刃具钢b)合金刃具钢：ⅰ.提高硬度和耐磨性，还可以细化晶粒c)高速钢ⅰ.形成合金碳化物，提高硬度、耐磨性和红硬性ⅱ.形成大量细小、弥散、坚硬而又不易聚集长大的合金碳化物，以造成二次硬化效应B．模具用钢a)冷作模具钢b)热作模具钢（表面硬化，提高钢的寿命）10)不锈钢A.铁素体不锈钢B.马氏体不锈钢C.奥氏体不锈钢D.铁素体-奥氏体不锈钢E.奥氏体-马氏体不锈钢。
钢的化学成分
（3）对回火转变的影响 ：合金钢耐回火性好，回火后强韧性配合更好，有些钢可产生“二次硬化”
合金钢回火时马氏体不易分解，抗软化能力强，即提高了钢的耐回火性，回火后能有更好的强韧性配合。合金元素能提高马氏体分解温度，对于含有较多Cr、Mo、W、V等强碳化物形成元素的钢，当加热至500～600℃回火时，直接由马氏体中析出合金碳化物，这些碳化物颗粒细小，分布弥散，使钢的硬度不仅不降低，反而升高这种现象称为“二次硬化”。但有些合金钢应避免“回火脆性”的产生。
（2）对过冷奥氏体转变的影响 ：合金钢淬透性更好，可减小淬火冷速，减小淬火变形。但残余奥氏体增多
除Co外，所有溶于奥氏体中的合金元素，都使过冷奥氏体的稳定性增大，使C曲线右移，马氏体临界冷却速度减小，淬透性提高。这使得合金钢利用较小的冷却速度即能淬成马氏体组织，可减小淬火变形。因此大尺寸、形状复杂或要求精度高的重要零件需要用合金钢制作。除Co、Al外，大多数合金元素都使Ms点降低，使合金钢淬火后的残余奥氏体量比碳钢多，这将对零件的淬火质量会产生不利影响。
3、锰（Mn）：在炼钢过程中，锰是良好的脱氧剂和脱硫剂，一般钢中含锰0.30－0.50%。在碳素钢中加入0.70%以上时就算“锰钢”，较一般钢量的钢不但有足够的韧性，且有较高的强度和硬度，提高钢的淬性，改善钢的热加工性能，如16Mn钢比A3屈
锰可提高钢的强度，增加锰含量对提高低温冲击韧性有好处。
镍钢铁性能有良好的作用。它能提高淬透性，使钢具有很高的强度，而又保持良好的塑性和韧性。镍能提高耐腐蚀性和低温冲击韧性。镍基合金具有更高的热强性能。镍被广泛应用于不锈耐酸钢和耐热钢.1、碳（C）：钢中含碳量增加，屈服点和抗拉强度升高，但塑性和冲击性降低，当碳量0.23%超过时，钢的焊接性能变坏，因此用于焊接的低合金结构钢，含碳量一般不超过0.20%。碳量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力，在露天料场的高碳钢就易锈蚀；此外，碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性。
钢的化学成分五大元素
钢的化学成分五大元素钢是一种常见的合金材料，由铁和一定比例的其他元素组成。
其中，钢的化学成分主要由五大元素组成，分别是碳、硅、锰、磷和硫。
这五大元素在钢材中扮演着不同的角色，影响着钢材的性能和用途。
首先是碳，碳是钢的主要合金元素。
它可以增加钢的硬度和强度，使钢具有良好的耐磨性和抗拉强度。
同时，适量的碳含量还可以提高钢的加工性能。
一般来说，碳含量越高，钢的硬度和强度就越高，但同时也会降低钢的可塑性和韧性。
因此，在不同的应用领域中，需要根据具体要求选择合适的碳含量。
其次是硅，硅是钢中的一种常见的合金元素。
硅的主要作用是提高钢的强度和耐热性能。
硅含量适中的钢材具有较高的强度和韧性，耐热性能也较好。
然而，过高的硅含量会降低钢的可塑性和冷加工性能。
因此，在不同的工艺和用途中，需要根据具体要求选择合适的硅含量。
第三是锰，锰是钢中的一种重要合金元素。
锰的主要作用是提高钢的硬度、强度和抗磨性能。
适量的锰含量可以使钢材具有较好的韧性和可塑性，同时还可以提高钢的耐腐蚀性能。
然而，过高的锰含量会导致钢的脆性增加，影响钢的可加工性能。
因此，在不同的使用环境和需求中，需要选择合适的锰含量。
第四是磷，磷是钢中的一种常见杂质元素。
磷的含量对钢的性能有着重要影响。
适量的磷含量可以提高钢的硬度和强度，但过高的磷含量会降低钢的可塑性和韧性，甚至引起钢的脆性断裂。
因此，在制造过程中需要控制磷含量，以保证钢材的性能和质量。
最后是硫，硫是钢中的一种常见杂质元素。
硫的含量对钢的性能也有一定影响。
适量的硫含量可以提高钢的切削性能和润滑性能，但过高的硫含量会降低钢的加工性能和韧性。
因此，在制造过程中也需要控制硫含量，以保证钢材的质量和使用性能。
钢的化学成分五大元素分别是碳、硅、锰、磷和硫。
这五大元素在钢材中的含量和比例会对钢的性能和用途产生重要影响。
在钢的制造和应用过程中，需要根据具体要求选择合适的化学成分，以达到所需的性能和质量要求。
只有合理控制这五大元素的含量，才能生产出优质的钢材，并满足不同领域的需求。
合金钢中的合金元素
合金钢中的合金元素在普通碳素钢基础上添加适量的一种或多种合金元素而构成的铁碳合金。
根据添加元素的不同，并采取适当的加工工艺，可获得高强度、高韧性、耐磨、耐腐蚀、耐低温、耐高温、无磁性等特殊性能。
合金钢的主要合金元素有硅、锰、铬、镍、钼、钨、钒、钛、铌、锆、钴、铝、铜、硼、稀土等。
其中钒、钛、铌、锆等在钢中是强碳化物形成元素，只要有足够的碳，在适当条件下，就能形成各自的碳化物，当缺碳或在高温条件下，则以原子状态进入固溶体中；锰、铬、钨、钼为碳化物形成元素，其中一部分以原子状态进入固溶体中，另一部分形成置换式合金渗碳体；铝、铜、镍、钴、硅等是不形成碳化物元素，一般以原子状态存在于固溶体中。
合金钢种类很多，通常按合金元素含量多少分为低合金钢（含量＜5％），中合金钢（含量5％～10％），高合金钢（含量＞10％）；按质量分为优质合金钢、特质合金钢；按特性和用途又分为合金结构钢、不锈钢、耐酸钢、耐磨钢、耐热钢、合金工具钢、滚动轴承钢、合金弹簧钢和特殊性能钢（如软磁钢、永磁钢、无磁钢）等。
在钢中除含铁、碳和少量不可避免的硅、锰、磷、硫元素以外，还含有一定量的合金元素，钢中的合金元素有硅、锰、钼、镍、硌、矾、钛、铌、硼、铅、稀土等其中的一种或几种，这种钢叫合金钢各的合金钢系统，随各自的资源情况、生产和使用条件不同而不同，国外以往曾发展镍、硌钢系统，我国则发现以硅、锰、钒、钛、铌、硼、铅、稀土为主的合金钢系统合金钢在钢的总产量中约占百分之十几，一般是在电炉中冶炼的按用途可以把合金钢分为8大类，它们是：合金结构钢、弹簧钢、轴承钢、合金工具钢、高速工具钢、不锈钢、耐热不起皮钢，电工用硅钢。
合金钢根据各种元素在钢中形成碳化物的倾向，可分为三类：①强碳化物形成元素，如钒、钛、铌、锆等。
这类元素只要有足够的碳，在适当的条件下，就形成各自的碳化物;仅在缺碳或高温的条件下,才以原子状态进入固溶体中。
②碳化物形成元素，如锰、铬、钨、钼等。
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合金元素在钢中的作用
Cr
普低钢中具有固溶强化作用，但作用较小
调质钢作为主加元素，提高钢的淬透性
弹簧钢提高淬透性
滚动轴承钢最主要的合金元素, 提高钢的淬透性；部分Cr 可溶于渗碳体，形成稳定的合金渗碳体，含Cr 的合金渗碳体在淬火加热时溶解较慢，可减少过热倾向，经热处理后可以得到较细的组织;碳化物能以细小质点均匀分布于钢中。
既可提高钢的回火稳定性，又可提高钢的硬度，进而提高钢的耐磨性和接触疲劳强度；还可以提高钢的耐腐蚀性能。
渗碳钢提高钢的淬透性，也是碳化物形成元素，促使表层含碳量增多
低合金超高强度钢提高淬透性、回火稳定性和固溶强化
合金刃具钢提高钢的淬透性，同时强化马氏体基体，提高回火稳定性；可溶入渗碳体，形成合金渗碳体，有利于钢耐磨性的提高
高速钢形成大量细小、弥散、坚硬而又不易聚集长大的合金碳化物，以造成二次硬化效应；在高温下固溶强化效果显著，使基体有一定的热强性；提高钢的淬透性与耐磨性；能使高速钢在切削过程中的抗氧化作用增强，形成较多致密的氧化膜，并减少粘刀现象，从而使刃具的耐磨性与切削性能提高
冷作模具钢提高钢的回火稳定性和回火温度
热作模县钢提高钢的回火稳定性；提高钢的临界点，从而提高钢的热疲劳抗力。
量具钢提高淬透性、减少淬火变形、提高钢的耐磨性和尺寸稳定性
不锈钢在钢中加入大于13%的Cr,从而使金属的抗腐蚀性能提高，溶入固溶体（12.5%）可显著f其电极电位；a稳定剂铁素体不锈钢稳定a相
奥氏体不锈钢含有Cr和较多的稳定奥氏体元素Ni、Mn、N,使用状态为奥氏体的不锈钢，腐蚀性高,而且有较高的塑性,易于加工,具有良好的焊接性能、韧性和低温韧性,无磁性等；利用铬和镍的配合来获得单相的丫
耐热钢提高FeO 出现的温度,改善钢的高温化学稳定性；提高抗氧化能力的主要元素, Al 也能单独提高钢的抗氧化能力
珠光体型热强钢固溶强化铁素体基体（包括珠光体和索氏体中的铁素体） ,以提高钢的热强性和再结晶温度；阻碍或延缓珠光体球化及碳化物的聚集长大过程, 阻碍石墨化, 从而保持弥散强化作用
碳化物沉淀型奥氏体耐热钢促进奥氏体的形成
Mn
普低钢固溶强化效果较大；能降低钢的温度, 降低奥氏体向珠光体转变的温度范围, 并减缓其转变速度,细化珠光体和铁素体。
晶粒细化使钢的屈服强度升高、脆性转折温度下降,有利于钢的韧性提高；可使Fe-C状态图中的S'点左移，使基体中珠光体数量增多，因而可使钢在相同含碳量下,随铁素体量减少,珠光休量增多,致使强度不断提高。
调质钢提高钢的淬透性
弹簧钢提高淬透性、强化铁素体、提高钢的回火稳定性,使其在相同回火温度下具有较高的硬度和强度。
滚动轴承钢提高钢的淬透性
渗碳钢提高钢的淬透性；在钢中有促进奥氏体晶粒长大的倾向，在含锰的渗碳钢中常加入少量V、Ti、Mo 等来阻止奥氏体晶粒的长大。
低合金超高强度钢提高淬透性、回火稳定性和固溶强化合金刃具钢提高钢的淬透性，同时强化马氏体基体，提高回火稳定性；可溶入渗碳体，形成合金渗碳体，有利于钢耐磨性的提高
量具钢提高淬透性、减少淬火变形、提高钢的耐磨性和尺寸稳定性
奥氏体型耐热钢为了使钢具有足够高的高温强度，应使钢具有奥氏体组织。
Mn 含量太多对抗氧化不利
Ni
普低钢固溶强化
调质钢提高钢的淬透性
渗碳钢提高钢的淬透性；非碳化物形成元素，减少表层碳浓度低合金超高强度钢提高淬透性、回火稳定性和固溶强化
不锈钢促进钝化、丫稳定剂
马氏体不锈钢用Ni代替C,保留有M相变而不影响耐磨性，丫相稳定化元素
Si
普低钢固溶强化效果
调质钢提高钢的淬透性
弹簧钢提高淬透性、强化铁素体、提高钢的回火稳定性，使其在相同回火温度下具有较高的硬度和强度
滚动轴承钢提高钢的淬透性
渗碳钢提高钢的淬透性；非碳化物形成元素，减少表层碳浓度。
低合金超高强度钢提高淬透性、回火稳定性和固溶强化。
合金刃具钢提高钢的淬透性，同时强化马氏体基体，提高回火稳定性；使钢在加热时易脱碳和石墨化
冷作模具钢提高钢的回火稳定性和回火温度
热作模县钢提高钢的回火稳定性；提高钢的临界点，从而提高钢的热疲劳抗力。
不锈钢促进钝化
耐热钢提高FeO 出现的温度，改善钢的高温化学稳定性珠光体型热强钢促进石墨化元素，当石墨形成后，不但消除或降低了碳化物的第二相强化作用，而且石墨存在于钢中也割裂了基体（相当于小裂纹），使钢的强度及塑性显著下降。
Co
渗碳钢非碳化物形成元素，减少表层碳浓度
高速钢显著提高钢的红硬性，延长切削寿命：①Co可提高熔点，使淬火温度提高，使奥
氏体中溶解更多的W、Mo、V等合金元素，强化基体；② 延缓回火时合金碳化物的析出，减慢碳化物长大，细化碳化物而使钢的二次硬化能力和红硬性提高；③ Co本身可形成CoW
金属间化合物，产生弥散强化效果，并能阻止其它碳化物聚集长大。
Nb
普低钢既可产生沉淀强化作用，还可细化晶粒，从而使强韧性得以改善。
微合金化低合金高强度钢Nb、Ti、V在微合金化钢中的作用
①通过它的碳化物、氮化物质点阻止奥氏体晶粒在加热时长大；
②轧制时延迟奥氏体的再结晶。
不锈钢a稳定剂
马氏体型热强钢提高这类钢的合金化程度，以提高其热强性固溶强化型奥氏体耐热钢形成部分NbC,
强化晶界碳化物沉淀型奥氏体耐热钢强碳化物形成元素和较高的C含量以形成碳化物强化相。
Ti
普低钢既可产生沉淀强化作用，还可细化晶粒，从而使强韧性得以改善。
调质钢细化晶粒、提高回火稳定性和钢的强韧性
渗碳钢阻止奥氏体晶粒的长大；碳化物形成元素，促使表层含碳量增多不锈钢a稳定剂
珠光体型热强钢阻碍或延缓珠光体球化及碳化物的聚集长大过程，阻碍石墨化，从而保持弥散强化作用。
马氏体型热强钢进一步提高这类钢的合金化程度，以提高其热强性，发展了一些新型马氏体型热强钢。
V
普低钢固溶强化效果较小，既可产生沉淀强化作用，还可细化晶粒，从而使强韧性得以改善。
调质钢细化晶粒、提高回火稳定性和钢的强韧性
弹簧钢细化晶粒，并保证钢在高温下仍具有较高的弹性极限和屈服极限。
渗碳钢阻止奥氏体晶粒的长大；促使表层含碳量增多低合金超高强度钢提高淬透性、回火稳定性和固溶强化。
合金刃具钢提高硬度和耐磨性，还可以细化晶粒
高速钢形成大量细小、弥散、坚硬而又不易聚集长大的合金碳化物，以造成二次硬化效应。
珠光体型热强钢阻碍或延缓珠光体球化及碳化物的聚集长大过程，阻碍石墨化，从而保持弥散强化作用。
马氏体型热强钢进一步提高这类钢的合金化程度，以提高其热强性，发展了一些新型马氏体型热强钢。
碳化物沉淀型奥氏体耐热钢强碳化物形成元素和较高的C含量以形成碳化物强化相。
W
普低钢固溶强化效果较小
调质钢细化晶粒、提高回火稳定性和钢的强韧性, 抑制回火脆性弹簧钢细化晶粒，并保证钢在高温下仍具有较高的弹性极限和屈服极限。
渗碳钢提高钢的淬透性，促使表层含碳量增多
高速钢形成大量细小、弥散、坚硬而又不易聚集长大的合金碳化物，以造成二次硬化效应。
在高温下固溶强化效果显著，使基体有一定的热强性
热作模县钢提高钢的回火稳定性, 提高钢的临界点，从而提高钢的热疲劳抗力。
量具钢提高淬透性、减少淬火变形、提高钢的耐磨性和尺寸稳定性
马氏体型热强钢提高这类钢的合金化程度，以提高其热强性，发展了一些新型马氏体型热强钢。
碳化物沉淀型奥氏体耐热钢强碳化物形成元素和较高的C含量以形成碳化物强化相。
Mo
普低钢固溶强化效果较小
调质钢细化晶粒、提高回火稳定性和钢的强韧性, 抑制回火脆性。
渗碳钢提高钢的淬透性，促使表层含碳量增多，阻止奥氏体晶粒的长大。
低合金超高强度钢提高淬透性、回火稳定性和固溶强化
高速钢形成大量细小、弥散、坚硬而又不易聚集长大的合金碳化物，以造成二次硬化效应。
在高温下固溶强化效果显著，使基体有一定的热强性
不锈钢促进钝化
珠光体型热强钢固溶强化铁素体基体（包括珠光体和索氏体中的铁素体），以提高钢的热强性和再
结晶温度；阻碍或延缓珠光体球化及碳化物的聚集长大过程，阻碍石墨化，从而保持弥散强化作用。
马氏体型热强钢提高这类钢的合金化程度，以提高其热强性，发展了一些新型马氏体型热强钢。
马氏体型耐热钢加Mo 既能提高热强性，又能溶于Cr 的碳化物中，提高其稳定性，Mo 还能降低这类钢的高温回火脆性
碳化物沉淀型奥氏体耐热钢强碳化物形成元素和较高的 C 含量以形成碳化物强化相。
B
渗碳钢 B 提高淬透性效果很好。
马氏体型热强钢进一步提高这类钢的合金化程度，以提高其热强性，发展了一些新型马氏体型热强钢。
Al
普低钢Al 形成AlN 的细小质点，以细化晶粒，提高强度，降低脆性转折温度。
耐热钢提高FeO 出现的温度，改善钢的高温化学稳定性
珠光体型热强钢促进石墨化元素，当石墨形成后，不但消除或降低了碳化物的第二相强化作用，而且石墨存在于钢中也割裂了基体（相当于小裂纹），使钢的强度及塑性显著下降。
奥氏体型耐热钢Al 在Fe 中含量增加能使钢具有高的抗氧化性，但Al 和Fe 的合金是体心立方结构，高温强度很低。