钢中各元素在钢中的作用2018.1.17

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常见合金元素在钢中的作用

常见合金元素在钢中的作用

常见合金元素在钢中的作用合金是由两种或两种以上的金属或非金属元素混合而成的材料,其中一个元素是主要成分,而其他元素被称为合金元素。

在钢中,常见的合金元素有碳、铬、镍、钼、锰、磷、硅等。

每种合金元素在钢中都有不同的作用,下面将详细介绍常见合金元素在钢中的作用。

1.碳(C):碳是钢中最重要的合金元素之一、通过调节碳含量,可以改变钢的硬度、强度和韧性。

低碳钢具有良好的可塑性和焊接性能,但硬度和强度较低;高碳钢硬度和强度较高,但可塑性较差。

合适的碳含量可以平衡钢的各种性能。

2.铬(Cr):铬可以增加钢的硬度、抗磨性和耐腐蚀性。

添加铬的合金钢被称为不锈钢,能够抵抗腐蚀和氧化。

铬还能够提高钢的淬透性,使得钢在淬火时的硬化效果更好。

3.镍(Ni):镍能够提高钢的强度和塑性,并且能够改善钢的耐磨性和耐腐蚀性。

镍还能够提高钢的抗软化和抗氢脆性能,使钢在高温和低温环境下保持其性能。

4.钼(Mo):钼可以提高钢的硬度、强度和韧性,特别对高温下的钢材有很好的效果。

钼还能够改善钢的热强度和抗氧化性,提高钢在高温环境下的稳定性。

5.锰(Mn):锰可以提高钢的硬度、强度和韧性,并且能够改善钢的可塑性和冷加工性能。

锰还能够抑制钢中的晶界腐蚀和热处理硬化,提高钢的耐磨性和耐腐蚀性。

6.磷(P):磷是一种常见的杂质元素,过高的磷含量会降低钢的韧性和塑性,同时还会降低钢的冷加工性能和焊接性能。

因此,在制造高强度低合金钢时,需要控制磷含量。

7.硅(Si):硅可以改善钢的抗氧化性能和耐腐蚀性,提高钢的热稳定性。

硅还能够提高钢的硬化效果和淬透性,使钢具有更好的耐磨性。

除了上述常见的合金元素外,钢中还可能含有其他合金元素如铜、铝、锡等。

这些合金元素的添加都是为了满足特定的使用要求,如提高钢的特殊性能,调整钢的组织和结构等。

总之,各种合金元素的添加可以通过改变钢的组织和性能来满足不同的使用要求。

钢的使用广泛,涵盖了建筑、机械、航空、汽车等多个领域,因此对合金元素的研究和应用具有重要的意义。

各种化学元素在钢中的作用

各种化学元素在钢中的作用

各种化学元素在钢中的作用钢是一种由铁和其他元素合金化而成的材料,其中添加的其他元素可用来改变钢的性质和特性。

不同的元素在钢中起到了不同的作用,下面就来逐一介绍一些常见的元素在钢中的作用。

1.碳(C):碳是钢中最常见的合金元素之一、它可以提高钢的硬度和强度,同时还可以提高钢的韧性和耐磨性。

碳含量越高,钢的硬度和强度就越高,但韧性会降低。

2.硅(Si):硅是钢中常见的合金元素之一、它可以提高钢的强度和硬度,并改善钢的耐热性能。

硅还可以降低钢的冷脆性和脆性。

3.锰(Mn):锰是一种常见的合金元素,在钢中添加锰可以提高钢的强度、硬度和耐磨性。

锰还可以提高钢的可塑性和韧性,并改善钢的冷加工性能。

4.磷(P):磷是一种常见的杂质元素,在钢中有害。

高磷含量会导致钢的脆性增加,尤其是在低温下。

因此,磷含量需要控制在较低的水平。

5.硫(S):硫是钢中的杂质元素之一,高硫含量会降低钢的韧性和冷加工性能。

因此,硫含量需要控制在较低的水平。

6.铬(Cr):铬是一种常见的合金元素,添加铬可以提高钢的耐腐蚀性能。

铬可以与氧气反应生成一层致密的氧化铬保护膜,防止钢与外界环境发生腐蚀。

7.镍(Ni):镍是一种常见的合金元素,添加镍可以提高钢的韧性和抗冷脆性能。

镍还可以提高钢的耐热性能和抗腐蚀性能。

8.钼(Mo):钼是一种常见的合金元素,添加钼可以提高钢的强度、硬度和耐热性能。

钼还可以提高钢的塑性和韧性,并改善钢的耐磨性能。

9.钒(V):钒是一种常见的合金元素,添加钒可以提高钢的强度和韧性,并改善钢的耐磨性能。

钒还可以提高钢的耐腐蚀性能和耐热性能。

10.硼(B):硼是一种常见的合金元素,添加硼可以提高钢的硬度和强度。

硼还可以提高钢的耐磨性能,并改善钢的切削性能。

总的来说,不同的元素在钢中的作用是多种多样的。

通过合理地添加和控制各种元素的含量,可以调整钢的性能和特性,使其适用于不同的应用领域。

各种合金元素在钢铁中的作用

各种合金元素在钢铁中的作用

各种合金元素在钢铁中的作用1.碳(C):碳是钢铁中最重要的合金元素之一、适当的碳含量可以增强钢铁的硬度和强度。

碳含量低于0.2%的钢称为低碳钢,适用于焊接和冷冲压加工;碳含量在0.2%到0.5%之间的钢称为中碳钢,具有适中的硬度和强度,适用于机械加工和热处理;碳含量大于0.5%的钢称为高碳钢,具有良好的硬度和耐磨性,适用于制作刀具和弹簧。

2.硅(Si):硅可以提高钢铁的热强度和耐腐蚀性,减少钢铁的热膨胀系数。

适当的硅含量可以提高钢铁的刚性和强度,并且有利于热处理。

3.锰(Mn):锰可以提高钢铁的韧性和强度。

锰的含量越高,钢的强度和硬度越高。

锰还可以提高钢的耐磨性和耐蚀性。

4.磷(P):在低碳钢中,磷可减少钢的韧性和冷加工性能。

在高碳钢中,磷可改善钢铁的切削性能。

因此,磷含量需要适度控制。

5.硫(S):硫可增加钢铁的切削性,但会降低钢铁的塑性和韧性。

因此,在高质量的钢铁制造中,硫含量需要控制在很低的水平。

6.铬(Cr):铬可以提高钢铁的硬度、耐磨性和耐腐蚀性。

铬还可以改善钢的高温强度和耐氧化性。

不锈钢中的铬含量一般在10%到30%之间。

7.镍(Ni):镍可以提高钢铁的韧性和耐腐蚀性。

镍还可以改善钢的高温强度和耐疲劳性。

镍含量在不锈钢中一般在8%到25%之间。

8.钼(Mo):钼可以提高钢铁的强度、硬度和抗热变形能力。

钼还可以改善钢的耐蚀性和耐高温性能。

钼含量在不锈钢中一般在1%到10%之间。

9.钛(Ti)、铌(Nb)、钒(V)等微量合金元素:这些元素通常用作钢铁的强化剂,可以提高钢铁的强度和韧性,同时改善钢铁的热处理性能。

综上所述,合金元素在钢铁中起到非常重要的作用。

通过合适的合金化处理,可以改善钢铁的力学性能、耐蚀性和热处理性能,使其满足不同应用领域的需求。

各种金属元素在钢中的作用

各种金属元素在钢中的作用

各种金属元素在钢中的作用1.铁(Fe):铁是钢的主要成分,赋予钢良好的强度和塑性。

纯铁本身并不适合作为结构材料,但与其他元素合金后可形成钢,使其具有更高的强度和耐用性。

2.碳(C):碳是钢中最重要的合金元素之一、适量的碳能提高钢的硬度和强度,增加其耐磨性和耐蚀性。

其中,碳含量在0.02%至2.1%之间的钢被广泛应用。

3.锰(Mn):锰能够提高钢的硬度和韧性,使钢更加耐磨和耐冲击。

锰还可以与硫、磷等杂质结合,形成易于熔化的夹杂物,从而提高钢的可塑性和加工性能。

4.硅(Si):硅在钢中作为脱氧剂,能够有效降低钢中的氧含量,从而减少气孔和夹杂物的形成。

硅对钢的强度和塑性影响有限,但有助于改善钢的耐腐蚀性能。

5.磷(P):磷的掺入可以提高钢的硬度和抗拉强度。

然而,高磷含量会降低钢的可塑性和韧性,并增加冷脆倾向。

因此,磷含量通常应控制在较低水平。

6.硫(S):硫主要存在于原材料中的钢中,并往往是不可避免的。

过高的硫含量会导致钢的脆化和冷脆倾向。

因此,控制硫含量对于保证钢的可锻性和韧性至关重要。

7.铬(Cr):铬是不锈钢中的主要合金元素之一,能够形成耐蚀的氧化层,提高钢的耐腐蚀性能。

铬还可以增加钢的硬度和强度,同时改善钢的高温强度和抗氧化性能。

8.镍(Ni):镍可以提高钢的韧性和可塑性,改善冷加工性能。

镍还能增加钢的耐腐蚀性能和高温强度,使钢具有更好的抗剪切、耐磨和耐腐蚀性能。

9.钼(Mo):钼能够提高钢的强度和韧性,特别是在高温下。

钼还能增加钢的耐腐蚀性能、抗磨性和切削性能,因此常用于制造高速钢和高温合金。

10.钛(Ti):钛能够提高钢的耐高温性能和抗腐蚀性能。

钛还能够与氮结合形成细小的碳化钛,提高钢的硬度和强度。

由于钛的昂贵和难处理性,其含量通常较低。

除了上述主要的金属元素外,钢中还可能含有其他元素,如铜、铝、氮等,它们也会对钢的性能产生影响。

这些元素的含量、相互作用和加工过程都将影响到钢的力学性能、耐蚀性能、可加工性等特性。

钢中化学元素的作用

钢中化学元素的作用

各种化学成分在钢里分别有什么用?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1 5-20%。

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。

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。

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。

5、硫(S):硫在通常情况下也是有害元素。

使钢产生热脆性,降低钢的延展性和韧性,在锻造和轧制时造成裂纹。

硫对焊接性能也不利,降低耐腐蚀性。

所以通常要求硫含量小于0.055%,优质钢要求小于0.040%。

在钢中加入0.08-0.20%的硫,可以改善切削加工性,通常称易切削钢。

6、铬(Cr):在结构钢和工具钢中,铬能显著提高强度、硬度和耐磨性,但同时降低塑性和韧性。

钢铁中的化学成分对钢材的作用

钢铁中的化学成分对钢材的作用

钢铁中的化学成分对钢材的作用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。

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。

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。

5、硫(S):硫在通常情况下也是有害元素。

使钢产生热脆性,降低钢的延展性和韧性,在锻造和轧制时造成裂纹。

硫对焊接性能也不利,降低耐腐蚀性。

所以通常要求硫含量小于0.055%,优质钢要求小于0.040%。

在钢中加入0.08-0.20%的硫,可以改善切削加工性,通常称易切削钢。

6、铬(Cr):在结构钢和工具钢中,铬能显著提高强度、硬度和耐磨性,但同时降低塑性和韧性。

各化学元素对钢材的影响

各化学元素对钢材的影响

各化学元素对钢材的影响钢材是一种广泛应用于建筑、制造和其他领域的重要材料。

化学元素可以通过添加或与钢材中的化学成分相互作用来改变钢材的性能和特性。

下面将详细介绍一些常见的化学元素对钢材性能的影响。

1.碳(C):碳是钢材中最重要的元素之一、含碳量的增加可以提高钢材的硬度和强度,但同时也会降低其可塑性和冲击韧性。

高碳钢具有较高的硬度和强度,适合用于制造刀具和弹簧等应用。

2.硅(Si):硅的添加可以提高钢材的抗腐蚀性和磁性。

硅还有助于钢材的脱氧作用,减少对氧气的敏感性。

硅含量较高的钢材常用于制造电力设备和变压器。

3.锰(Mn):锰的添加可以提高钢材的强度和韧性,并增加其耐磨性和耐蚀性。

锰含量较高的钢材常用于制造铁路轨道和重型机械设备。

4.硫(S)和磷(P):硫和磷是常见的非金属杂质元素,其含量对钢材性能有负面影响。

高硫和高磷含量会导致钢材变脆,降低其可塑性和韧性。

因此,在钢材生产过程中对硫和磷的含量进行控制非常重要。

5.铬(Cr):铬的添加可以提高钢材的耐腐蚀性和耐热性。

铬与钢中的碳形成的氧化物膜可以防止钢材与大气中的氧气接触,从而减少钢材的腐蚀。

高铬钢常用于制造不锈钢。

6.镍(Ni):镍的添加可以提高钢材的韧性和强度,同时也增加了钢材的耐腐蚀性。

镍含量较高的钢材常用于制造耐高温和耐腐蚀的材料,如合金钢和不锈钢。

7.钼(Mo):钼的添加可以提高钢材的强度和耐热性。

钼对钢材的影响类似于镍,但效果更加显著。

钼含量较高的钢材常用于制造高温设备和工具。

8.铝(Al):铝的添加可以改善钢材的氧化抗性和耐蚀性,并降低钢材的密度。

铝还可以提高钢材的强度和硬度,用于制造航空和汽车零件。

9.钛(Ti):钛的添加可以提高钢材的强度和耐腐蚀性。

钛含量较高的钢材常用于制造航空和化工设备。

10.硼(B):硼的添加可以提高钢材的硬度和强度,并改善其机械性能。

硼含量较高的钢材常用于制造切削工具和弹簧。

总之,化学元素对钢材性能的影响是多样且复杂的。

各种化学元素在钢中的作用

各种化学元素在钢中的作用

各种化学元素在钢中的作用钢是一种由铁、碳和其他合金元素组成的合金材料。

不同的化学元素可以通过合金技术添加到钢中,以改善其性能、增强其力学性能和耐腐蚀性能。

以下是一些常见的化学元素在钢中的作用。

1.碳(C):碳是钢中最重要的合金元素之一,它可以提高钢的硬度和强度。

添加适量的碳可以增强钢材的硬度,但过量的碳会使钢变脆。

碳浓度低于0.2%的钢称为低碳钢,而碳浓度高于0.5%的钢称为高碳钢。

2.硅(Si):硅可以提高钢的抗腐蚀性和耐热性能。

它还可以减少钢的热脆性,提高钢的塑性和可焊性。

3.锰(Mn):锰可以提高钢的强度和硬度。

它还可以改善钢的可塑性、耐热性和耐磨性。

锰还可以降低钢的热脆性,提高钢的焊接性能。

4.硫(S):硫是钢中的一种杂质元素,它容易形成硫化物。

过高的硫含量会降低钢的可塑性和韧性,使其更容易开裂。

因此,通常需要保持钢中的硫含量低于0.05%。

5.磷(P):磷是另一种钢中常见的杂质元素。

过高的磷含量会降低钢的韧性和韧性。

因此,钢中的磷含量通常需要控制在很低的水平。

6.铬(Cr):铬可以提高钢的耐腐蚀性能。

铬与钢中的氧气发生反应,形成一层致密的氧化铬膜,防止进一步的氧化和腐蚀。

二十世纪初使用铬合金的主要用途是防止钢的腐蚀。

7.镍(Ni):镍可以提高钢的强度、韧性和耐腐蚀性。

镍合金可以防止钢材的氧化和腐蚀,并使钢材更耐高温。

8.钼(Mo):钼可以提高钢的强度和硬度。

它还可以提高钢的耐高温性能和耐腐蚀性能。

钼合金被广泛用于制造高温和腐蚀性环境下的零件。

9.铌(Nb)、钛(Ti)、钒(V)等微量元素:这些元素可以用来细化钢的晶粒并提高钢的强度。

它们还可以改善钢的耐热性能和切削性能。

总之,钢中的化学元素可以通过调节合金配方的方式对钢的性能进行调控。

通过合理添加不同的化学元素,可以改善钢的硬度、强度、韧性、耐蚀性、耐高温性能和切削性能,以满足不同领域的需求。

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钢中各元素在钢中的作用
李祥才
1、碳
碳是对钢的强度贡献最大的元素。

碳溶解在钢中形成间隙固溶体,起固溶强化的作用,另外它与强碳化物形成元素如V、Nb、Ti形成碳化物析出时,起到沉淀强化作用。

碳对钢的强度、硬度、塑性、韧性、脱碳倾向和显微组织都有很大影响,其影响往往超过其他合金元素,并且淬火加热时溶入奥氏体的碳能够提高钢的淬透性,但是碳含量增加时会使钢的塑性、韧性明显变差,增加钢的脱碳倾向,其影响往往超过其他合金元素,因此钢中的碳含量不宜太多。

2、硅
硅具有明显的固溶强化作用,它不形成碳化物,基本上以固溶状态存在于钢中,在常用合金元素中,硅的固溶强化作用最强。

硅能改变回火时析出碳化物的数量、尺寸和形态,提高钢的回火稳定性及间接的促进沉淀强化的作用。

并且硅还能显著提高钢的弹性极限、屈服极限和屈强比,故广泛用于作弹簧钢。

但硅含量较高时会明显增加钢的脱碳倾向。

3、锰
锰是提高淬透性最有效的合金元素,它溶入铁素体中有固溶强化作用,同时能够改善钢的热处理性能,细化珠光体晶粒,提高钢的强度和硬度。

对弹簧钢而言,锰含量只有大于0.5%时,才有可能
使淬火时弹簧钢心部完全转变为马氏体,但当锰含量超过1.5%时,韧性会明显下降,因此Mn在钢中含量不宜太高。

4、铬
铬是强碳化物形成元素,Cr作为合金元素加入,可降低钢中碳的活度,改善钢的抗氧化作用,增加钢的抗腐蚀能力,提高钢的强度,显著提高钢的淬透性。

Cr与C有较强的亲和力,含Cr1%左右时,钢中渗碳体以(Fe,Cr)3为主。

Cr元素最突出的优点是能够提高钢中碳扩散的激活能,减少钢的脱碳倾向和晶粒粗化倾向。

锰、铬两种元素的主要作用是提高钢的淬透性,特别是两者共用时淬透性效果更好,典型的钢种如弹簧钢SUP9和SUP9A,Mn、Cr共用,可显著提高该类钢的淬透性。

5、钼
钼能使钢的晶粒细化,提高淬透性和热强性能,在高温时可保持足够的强度和抗蠕变能力(长期在高温下受到应力,发生变形,称蠕变)。

钢中加入钼,能提高机械性能,还可以抑制合金钢由于回火而引起的脆性。

典型的钢种如35CrMo(H)、42CrMo(H)以及
52CrMoV4等。

6、钒
钒是强碳氮化物形成元素,与C、N元素有很强的亲和力,当它们生成细小弥散的VC、VN时可产生强烈的沉淀强化效果,并能细化晶粒,提高钢的硬度、强度,特别是屈强比。

但是只有溶入奥氏体中的钒才能够强烈提高钢的淬透性,不能溶入奥氏体的V(如V与C、
N结合易形成VC、VN细小颗粒,容易作为相变晶核)反而降低钢的淬透性。

V作为一种微合金化元素,通常情况下是利用细小钒碳氮化合物在冷却或回火过程中的析出强化作用,以及碳氮化钒对晶粒的细化作用来提高微合金钢的强度和韧性,但不是提高了钢的淬透性。

研究发现,钢中存在少量的固溶V即可显著提高钢的淬透性,因此在加热奥氏体化后,奥氏体中只要存在少量的固溶V,即使在慢冷速条件下,也可以获得优异的力学性能。

TiN、AlN、NbN及VN中合金元素与N元素的理想化学配比值分别为3.42、1.93、6.63和4.24,Al在固氮中起到主导作用,其次是Ti,再其次是V,再次是Nb。

钢中与N结合的Al为酸溶Al,根据AlN中两种元素的理想化学配比,并考虑其他元素对Al的消耗反应,如果钢中酸溶Al含量与N含量的比值满足≥3:1,可以保证生成AlN,阻止VN的生成,使更多的V元素固溶于奥氏体中,那么V元素对于钢淬透性的提高作用将会被充分发挥出来,这对于弹簧钢如50CrVA、52CrMoV4等含V钢并且要求淬透性的钢非常重要,虽然加Ti也可以固氮,提高含V钢淬透性,但高温形成的粗大TiN会对钢的疲劳性能及低温冲击性能产生不利影响,如果有对疲劳性能和低温冲击性能要求的钢,固氮尽量不要使用Ti固氮,而使用Al来固氮。

7、钛
钛也是强碳氮化物形成元素,与C、N元素有很强的亲和力,当它们生成细小弥散的TiC、TiN时可产生强烈的沉淀强化效果,并能细化晶粒,提高钢的硬度、强度。

钛在钢中一般含量在0.15%以下,
常与Cr、Mn、B钢等配合使用,如高锰钢40Mn2、38Mn2V、Q345B等,含硼钢40CrB、35MnB等,钢中往往加入一定量的Ti。

对含B钢的研究表明,钢中的Ti和Al可以有效固定钢中的N,可以保证B有效固溶于奥氏体中,B化学性质也极为活泼,和N也有很强的亲和力,由于钢中的Ti和Al可以有效固定钢中的N,可以保证B有效固溶于奥氏体中,这说明Ti、Al和N的亲和力大于B和N的亲和力,在含B钢中,常加入Ti来固氮,来保证有效B,以提高钢的淬透性,通常情况下Ti/N 比一般不小于4。

但值得指出的是高温形成的粗大TiN会对钢的疲劳性能及低温冲击性能产生不利影响,如果有的钢要求有高的疲劳性能,则尽量避免加Ti,如GCr15轴承钢,钢中的Ti含量则越低越好,这种情况下往往加Al来固氮;对高锰钢40Mn2、38Mn2V、Q345B等钢种来说,钢中加入一定的Ti,除细化晶粒外,还可改善连铸坯表面质量,降低铸坯表面裂纹产生的几率,但加Ti会对某些要求低温冲击性能的钢产生不利影响,如Q345E,Q460D等钢种,这种情况下最好用Al来固氮,或者Ti和Al共同使用,尽量降低Ti的不良影响。

8、硼
B元素在钢中含量极微(不大于50ppm),其主要作用是增加钢的淬透性,其影响效果比Cr、Mn和其它合金元素的作用大的多,应用微量的B可节约大量合金元素。

但B化学性质极为活泼,和N、O有很强的亲和力,和C也能形成B4C。

注意的是:只有以固溶状态存在的B 才对钢的淬透性产生有益影响,而以化合物存在的B对钢的淬透性没有影响。

钢中的Ti和Al可以有效固定钢中的N,可以保证B有效固溶
于奥氏体中,Ti/N比一般不小于4或Al/N比不小于3,或者二者混合使用,但值得指出的是高温形成的粗大TiN会对钢的疲劳性能及低温冲击性能产生不利影响,如果对疲劳性能及低温冲击性能要求高的钢,最好加Al来固氮,或者Ti和Al共同使用,尽量降低Ti的不良影响。

9、铝
铝在钢中一般用作炼钢脱氧、定氮剂,并且细化晶粒。

铝在钢中作为合金元素主要应用在渗氮钢中(如38CrMoAl专用渗氮钢)。

Al 对氮具有极大的亲和力,容易生成AlN,细化晶粒。

研究表明,TiN、AlN、NbN及VN中合金元素与N元素的理想化学配比值分别为3.42、1.93、6.63和4.24,说明Al在固氮中起到主导作用,其次是Ti,再其次是V,再次是Nb。

钢中与N结合的Al为酸溶Al,根据AlN中两种元素的理想化学配比,并考虑其他元素对Al的消耗反应,如果钢中酸溶Al含量与N含量的比值满足≥3:1,可以保证生成AlN,阻止VN的生成,可使更多的V元素固溶于奥氏体中,那么V元素对于钢淬透性的提高作用将会被发挥出来,这对于弹簧钢如50CrVA、
52CrMoV4等含V要求淬透性的钢非常重要,虽然加Ti也可以固氮,提高含V钢淬透性,但高温形成的粗大TiN会对钢的疲劳性能及低温冲击性能产生不利影响,如果有对疲劳性能和低温冲击性能要求的钢,固氮尽量不要使用Ti固氮,而使用Al来固氮,如上述弹簧钢
50CrVA、52CrMoV4等。

10、磷
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%,优质钢要求小于0.030%,高级优质钢和特级优质钢要求小于0.020%。

但一些钢种反而要求加入0.07-0.15%的P,如耐候钢Q295GNH、Q355GNH等,P的加入可以增加该钢种耐大气腐蚀能力。

11、硫
硫在通常情况下也是有害元素。

使钢产生热脆性,降低钢的延展性和韧性,在锻造和轧制时造成裂纹。

硫对焊接性能也不利,降低耐腐蚀性。

所以通常要求硫含量小于0.055%,优质钢要求小于0.030%,高级优质钢要求小于0.020%,特级优质钢要求小于
0.010%。

有些钢加入0.08-0.20%的硫,可以改善切削加工性,这种钢通常称易切削钢。

有些钢加入0.035-0.075%的硫,同样是为改善切削加工性,这种钢多为非调钢。

还有些钢加入0.015-0.035%的硫,也是为改善切削加工性,这种钢多为保淬透性钢(如齿轮钢)。

还有些钢是客户要求加入0.010-0.025%的硫,如供拓山重工的
35MnBH-2以及供无锡红南山的20Mn2,也是改善钢的切削加工性能,减少切削刀具磨损,提高刀具寿命。

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