合金元素在钢中的主要作用

元素名称对性能的影响Mn与硫形成熔点较高的MnS,可防止因FeS而导致的热脆现象。降低钢的下临界点，增加奥氏体冷却时的过冷度，细化珠光体组织以改善其力学性能，为低合金钢的重要合金化元素之一。提高钢的淬透性的作用强，但有增加晶粒粗化和回火脆性的不利倾向。Si为常用的脱氧剂。可提高钢的淬透性和扛回火性，对钢的综合力学性能，特别是弹性极限有力。还可增强钢在大气环境中的耐蚀性。含量较高时，对钢的焊接性不利。Cr增加钢的淬透性并有二次硬化作用，使钢有良好的高温抗氧化性和耐氧化性介质腐蚀的作用，并增加钢的热强性。为不锈耐酸钢及耐热钢的主要合金化元素。含量高时，易产生相和475℃脆性。Ni固溶强化及提高淬透性的作用中等。细化铁素体晶粒，提高钢的塑性和韧性，特别是低温韧性。为主要奥氏体形成元素并改善钢的耐蚀性能。与铬、钼等联合使用，提高钢的热强性和耐蚀性，为不锈耐酸刚及耐热钢的主要合金化元素。Mo阻抑奥氏体到珠光体转变的能力很强，从而提高钢的淬透性，并为贝氏体高强度钢的主要合金化元素，含量约0.2%时，能降低或抑止其他合金元素导致的回火脆性。在较高回火温度下，形成弥散分布的特殊碳化物，有二次硬化作用，提高钢的热强性。含量2%到3%能增加耐蚀钢抗有机酸及还原性介质腐蚀的能力。Ti固溶强化作用极强，但同时降低固溶体的韧性。固溶于奥氏体中提高钢淬透性的作用很强；但化合钛，由于其细微颗粒形成新相的晶核从而促进奥氏体分解，降低钢的淬透性。提高钢的回火稳定性，并有二次硬化作用。有防止和减轻不锈耐酸钢晶间和应力腐蚀的作用。由于细化晶粒和固定碳，对钢的焊接性有利。V固溶于奥氏体中可提高钢的脆透性；但以此化合物状态存在的钒，由于这类化合物的细小颗粒形成新相的晶核，将降低钢的脆透性。增加钢的回火稳定性并有强烈的二次硬化作用。固溶于铁素体中有极强的固溶强化作用。有细化晶粒作用，所以对低温冲击韧性有利。钒通过细小碳化物颗粒的弥散分布可以提高钢的蠕变和持久强度，并提高钢抗高温高压氢腐蚀的能力，但对钢高温抗氧化性不利。Nb固溶于奥氏体时，显著提高钢的脆透性；但以碳化物及氧化物微细颗粒的形态存在时，却细化晶粒并降低钢的脆透性，增加钢的回火稳定性，有二次硬化作用。微量铌可以在不影响钢的塑形或韧性的情况下，提高钢的强度。由于细化晶粒的作用，提高钢的冲击韧性并降低其脆性转变温度，有利于改善焊接性能。Al主要用来脱氧和细化晶粒，含量高时，赋予钢高温抗氧化及耐氧化性介质，H2S气体的腐蚀作用。固溶强化作用大，有促使石墨化倾向，对脆透性影响不显著。注：1.回火脆性：是指一些钢材在较高温度范围内回火，其冲击韧性反而比较低温度回火后显著下降的现象。2.相：铬镍奥氏体不锈钢，在400℃~850℃长时间受热作用下形成的一种铁和铬原子形成的Fe-Cr金属间化合物，一种既脆又硬的相。3.475℃脆性：高铬（Cr≧12%）不锈钢，在400℃~500℃长时间受热产生的严重脆化。脆化最大速率发生在475℃，其特性是钢的硬度显著提高，其严重性随着铁素体含量和铬含量的增加而增加。