31种元素对钢的性能的影响(整理)

元素对钢的性能的影响1.C2.Si3.Mn17.W18.Nb19.Co3.Mn4.Cr5.Ni6.S19.Co20.Xt21.RE22.Zr7.P8.H9.O23.Pb24.Sn25.As10.N11.V12.B26.Bi27.Sb28.In13.Ti14.Mo15.Al29.Cd30.Te31.Ta16.CuC元素含碳量越高，刚的硬度就越高，但是它的可塑性和韧性就越差当碳量023%含碳量越高，刚的硬度就越高，但是它的可塑性和韧性就越差．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。外，碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性。Si元素1.它可以提高钢的硬度，但是可塑性和韧性下降，电工用的钢中含有一定量的硅，能改善软磁性能．2.硅也是炼钢时作为脱氧剂而加入钢中的元素。硅与钢水中的FeO能结成密度较小的硅酸盐炉渣而被除去，因此硅是一种有益的元素。硅在钢中溶于密度较小的硅酸盐炉渣而被除去，因此硅是种有益的元素。硅在钢中溶于铁素体内使钢的强度、硬度增加，塑性、韧性降低。镇静钢中的含硅量通常在0.1%～0.37%，沸腾钢中只含有0.03%～0.07%。由于钢中硅含量一般不超过05%对钢性能影响不大0.5%，对钢性能影响不大。3.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弹性极限，屈服点和抗拉强度，故广泛用于作弹簧钢。4.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－的低碳钢具有极高的导磁率用于电器工业做矽钢片4%的低碳钢，具有极高的导磁率，用于电器工业做矽钢片。5.硅量增加，会降低钢的焊接性能。6.提高钢中固溶体的强度和冷加工硬化程度使钢的韧性和塑性降低。7. 硅能显著地提高钢的弹性极限、屈服极限和屈强比,这是一般弹簧钢。8.耐腐蚀性。硅的质量分数为15％一20％的高硅铸铁，是很好的耐酸材料。含有硅的钢在氧化气氛中加热时，表面也将形成一层SiO2薄膜，从而提料含有的钢在氧化气氛中加热时表面也将形成层薄膜从而提高钢在高温时的抗氧化性。1.能提高钢的强度，能消弱和消除硫的不良影响，并能提高钢的淬透性，含锰量很高的高合金钢（高锰有良的耐磨性其它的物性能Mn元素钢）具有良好的耐磨性和其它的物理性能．2.锰是炼钢时作为脱氧剂加入钢中的。由于锰可以与硫形成高熔点(1600℃)的MnS，一定程度上消除了硫的有害作用。锰具有很好的脱氧能力，能够与钢中的FeO成为MnO进入炉渣，从而改善钢的品质，特别是降低钢的脆性，提高钢的强度和硬度。因此，锰在钢中是一种有益元素。一般认为，钢中含锰量在0.5%～0.8%以时把锰看成是常存杂质技术条件中规定优质碳素结构钢中常含锰量是较高含以下时，把锰看成是常存杂质。技术条件中规定，优质碳素结构钢中，正常含锰量是0.5%～0.8%；而较高含锰量的结构钢中，其量可达0.7%～1.2%。3.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钢比屈服点高含锰的钢有极高的耐磨性用于挖土机铲斗球磨机衬板等性能，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.锰亦为钢中重要元素，其作用及影响如下:a．在适量下，锰量增加可增加钢之昀大强度及硬度。锰有脱氧及脱疏功效故锰能发掸钢之锻造性与可塑性b．锰有脱氧及脱疏功效，故锰能发掸钢之锻造性与可塑性。c．锰在钢中含量多，可降低钢之淬火温度。d．可增进钢之硬化深度，尤其在含碳量高之油硬性锰钢为昀显著。5.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。（1）锰提高钢的淬透性。（）锰对提高低碳和中碳珠光体钢的强度有显著的作用（2）锰对提高低碳和中碳珠光体钢的强度有显著的作用。（3）锰对钢的高温瞬时强度有所提高。锰钢的主要缺点是，①含锰较高时，有较明显的回火脆性现象；②锰有促进晶粒长大的作用，因此锰钢对过热较敏感t在热处理工艺上必须注意。这种缺点可用加入细化晶粒元素如钼、钒、钛等来克服：⑧当锰的质量分数超过％时会使钢的焊接性能变坏④锰会使钢的耐锈蚀性能降低量分数超过1％时，会使钢的焊接性能变坏，④锰会使钢的耐锈蚀性能降低。Mn元素6.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元素，能明显提高钢的淬透性，但有增加晶粒粗化和回火脆性的不利倾向。金元素，能明显提高钢的淬透性，但有增加晶粒粗化和回火脆性的不利倾向。7.锰的有益作用是：高的强度和耐磨性),淬透、渗碳、冷工硬化。14%（高耐磨钢），17～19%（护环钢）①作为炼钢的脱氧剂用，因为一般钢中均含Mn，其量≤0.7%。①作为炼钢的脱氧剂用，因为般钢中均含，其量%②Mn和S作用抵消S对铁的红脆影响。③Mn对各类钢的作用是：珠光体Mn钢：可提高其强度和耐磨性，塑性亦不错。所以它能细化珠光体组织。（对含碳量较高的钢，Mn↑，塑性稍有降低。对低碳钢则含Mn↑，而韧性↑。塑性稍有降低对低碳钢则含↑，而韧性↑奥氏体Mn钢：有足够高的塑性和很高的耐磨性。所以Mn能增加奥氏体的稳定性，扩大γ相区得奥氏体。降低淬火时的临界冷却速度。降低钢的临界点（A1和A3）同碳量碳素钢低25～30℃，所以可提高钢的淬透性，淬火时的变形也比较小，因此适于制大截面和复杂的零件。Mn=5%时，Mn降至0℃。马氏体Mn钢：易使之发脆、淬裂。Mn易溶于铁素体内，形成弱碳化物其稳定性不强。所以加热过程中极易完马氏体钢易使之发脆淬裂易溶于铁素体内形成弱碳化物其稳定性不强所以加热过程中极易完全溶入奥氏休中，加之其临界点又低，所以晶粒极易粗化、极易淬裂，为此应严格控制淬火加热温度和保温时间，一般均以油淬或流动空气中冷却为宜，只有形状简单件才好用水淬。调质钢：将降低其塑性（回火脆性影响）。渗碳钢：Mn的存在能促进渗碳作用，所以能大大提高钢的表面硬度与耐磨性，尤其可贵的是在渗碳时表面软点渗碳钢的存在能促渗碳作用所以能大大提高钢的表面硬度与耐磨性尤其可贵的是在渗碳时表面软点较少，也不改变过分增碳的倾向。（渗碳后的锰钢，在昀后淬火前，应进行一次正火或退火处理，以消除因长时间渗碳造成的心部过热）。结构钢：将促使其回火脆性增强。工具钢：加入约1%Mn，可减少淬火时的体积变形，这对于精密工具和长形工具来说有重要的意义。（如CrMn、具淬火体精具具来CrWMn钢等）。④Mn可改善钢的焊接性和低温性能，还可减慢钢的脱碳作用。⑤Mn量中还可适当改善钢的切削性能。⑥对某些钢，Mn的作用可代Ni，能扩大γ相区得奥氏体，如模具钢（增强淬透性）、奥氏体钢等。γ⑦高锰钢对冷工硬化敏感，可提高钢的强度和耐磨性。（Mn=10～14%，而C=1～1.4%）⑧铬锰奥氏体钢的热强性很好，甚至可超过Cr、Ni钢，加4%Cr、Ni红热耐磨性更好。Mn价廉。Mn元素8.锰的不良影响是：①增加钢的过热敏感性（粗晶）：这是由于含Mn渗碳体的稳定性不强，在加热过程中很容易完全溶于奥氏体①增加钢的过热敏感性（粗晶）：这是由于含Mn渗碳体的稳定性不强，在加热过程中很容易完全溶于奥氏体中。加之，Mn钢的临界点亦较低，所以就易粗晶了。为此锻造和热处理加热都要严格控制加热温度和保温时间。所有合金元素中，Mn是不能减低奥氏体晶粒长大倾向的元素，相反引起粗晶。②增强钢对白点的敏感性，故要缓冷。（含C＞0.3%时影响即较大）③增强回火脆性，且易形成带状和纤维组织。故纵、横向性能差较大（Mn＞2.4% 延伸率↓↓）③增强回火脆性，且易形成带状和纤维组织故纵、横向性能差较大（%延伸率↓↓）④高锰钢熔点低（Mn13～14%，T熔1350～1400℃）平均线膨胀系数大（相当于钢类矽钢的1.9倍），导热系数小（约为同类矽钢的1/3～1/4），热加工稍难。⑤高锰钢在冷速不够时，易生成块状碳化物沿晶界析出，使钢变脆，采用水淬速冷时，可使碳化物来不及析出，得到均匀奥氏体组织，性能改善。但因为含Mn量高，导热性差，速冷则温差应力大而易淬裂，所以淬火次数不得到均匀奥氏体组织，性能改善但因为含量高，导热性差，速冷则温差应力大而易淬裂，所以淬火次数不宜多。（3）含Mn钢的分类①碳钢：a、正常含Mn量碳钢Mn=0.25～0.8%B、较高含Mn量碳钢Mn=0.7～1.0% 及0.9～1.2%②锰钢：②钢Mn=1.1～1.8% 少数～2.4%③高锰钢：Mn=13～14%（C=1.0～1.3%）注：Mn＜1.2%为炼钢脱氧及稍许改变钢性能，作一般矽钢。Mn=1.1～1.8%或2.4%为具高塑性、耐磨性，强度而被采用。Mn=2.4～13%为粗晶极脆而不可用。Mn=13～14%为冷工硬化而成为高耐磨钢。Cr元素1.能提高钢的淬透性和耐磨性，能改善钢的抗腐蚀能力和抗氧化作用．2.铬在钢中的角色多元且重要，它会形成安定而硬的碳化物，而且具抗蚀性，其主要作用有：增的化能渗碳作使在高畤仍高度能增加耐磨耗性增高之淬火度a．增进钢的硬化能和渗碳作用。b．使钢在高温畤仍具高强度。c．能增加耐磨耗性。d．增高钢之淬火温度。f．能增进钢的抗腐蚀性。3.铬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。铬又能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性，因而是不锈钢，耐热钢的重要合金元素。铬提高钢的强度和硬度铬提高钢的高温机械性能使钢具有良好的抗腐蚀性和抗氧化性（1）铬可提高钢的强度和硬度。（2）铬可提高钢的高温机械性能。（3）使钢具有良好的抗腐蚀性和抗氧化性（4）阻止石墨化（5）提高淬透性。缺点：①铬是显著提高钢的脆性转变温度②铬能促进钢的回火脆性。4.1）铬的有益作用：具有许多有价值的性能：高硬度、高强度、屈服点、高的耐磨性而对塑性、韧性影响又不大高的抗氧化性耐蚀性还能提高电阻和导磁率等等大，高的抗氧化性，耐蚀性，还能提高电阻和导磁率等等。1）Cr是中等碳化物形成元素，在所有各种碳化物中，铬碳化物是昀细小的一种，它可均匀地分布在钢体积中，所以具有高的强度、硬度、屈服点和高的耐磨性。由于它能使组织细化而又均分布，所以塑性、韧性也好，这对工具钢尤有价值。）的碳化物也较难溶解在短时间加热下有阻碍晶粒长大作用长时间渗碳还会粗晶所以可减小过热敏感2）Cr的碳化物也较难溶解，在短时间加热下有阻碍晶粒长大作用，长时间渗碳还会粗晶。所以可减小过热敏感效应。3）Cr可使A 体分解速度减缓，降低淬火时的临界冷却速度，因而有助于M体形成和提高M体的稳定性，所以Cr钢均有优良的淬透性，且淬火变形较小。注意：Cr是铁素体形成元素，缩小γ区，所以在没A体化元素存在时，高Cr钢将呈铁素体组织将呈铁素体组织。4）Cr与W或Mo结合，能使淬火钢中残余奥氏体增加，而有助于获得需要粉碎程度的碳化物相。5）Cr能大大提高结构钢的强度和塑性，这种影响在Cr与Ni结合的钢中尤其显著。如12CrNi3N等。6）Cr≥12%时，有好的耐蚀性，再加8～9%的Ni，耐蚀性更会大大提高。Cr提高耐蚀能力的作用随含碳量增加而会有所降低因为与结合后不起作用有所降低，因为Cr与C结合后不起作用