各类金属元素的作用

1、几种常用合金元素在钢中的作用碳（ C）一种非金属元素，无臭无味的固体。无定形碳有焦炭，木炭等，晶体碳有金刚石和 石墨。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。 典型的例子是低碳钢、高碳 钢、高碳钢力学性能变化。、硅（ Si ）在钢中的作用：1、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。2、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。

2、3、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，从而提高钢在高 温时的抗氧化性。4、磁钢中的主要合金元素（含量在 0.40%范围内时，改善热裂倾向，含量高时， 易形成柱状晶，增加热裂倾向）。5、降低钢的临界冷却速度，提高钢的淬透性 缺点：使钢的焊接性能恶化。、锰（ Mn）在钢中的作用 1、在低含量范围内，对钢具有很大的强化作用，提高强度、硬度和耐磨性。2、降低钢的临界冷却速度，提高钢的淬透性。3、稍稍改善钢的低温韧性。4、在高含量范围内，作为主要的奥氏体化元素。5、锰对提高低碳和中碳珠光体钢的强度有显著的

3、作用6、锰对钢的高温瞬时强度有所提高。锰钢的主要缺点是， 含锰较高时， 有较明显的回火脆性现象； 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；当锰的质量分数超过1时，会使钢的焊接性能变坏；锰会使钢的耐锈蚀性能降低。、铬（ Cr）在钢中的作用 :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、降低钢的临界冷却速度，提高钢的淬透性。5、阻止石墨化缺点：铬是显著提高钢的脆性转变温度；铬能促进钢的回火脆性。四、镍（ Ni ）在钢中的作用 :1、可提高钢的强度而不显

4、著降低其韧性。2、镍可降低钢的脆性转变温度，即可提高钢的低温韧性。3、改善钢的加工性和可焊性。4、镍可以提高钢的抗腐蚀能力， 不仅能耐酸， 而且能抗碱和大气的腐蚀五、钼（ Mo）在钢中的作用 :1、钼对铁素体有固溶强化作用，提高钢的强度和硬度。2、提高钢的耐热性和高温强度。3、抗氢侵蚀的作用。4、降低钢的临界冷却速度，提高钢的淬透性。 缺点：钼的主要不良作用是它能使低合金钼钢发生石墨化的倾向六、钨（ W）在钢中的作用 :1、提高强度2、提高钢的高温强度。3、提高钢的抗氢性能。4、是使钢具有热硬性。因此钨是高速工具钢中的主要合金元素。七、钒（ V）在钢中的作用 :1、改善热强性。2、钒能显著地改

5、善普通低碳低合金钢的焊接性能。八、钛（ Ti ）在钢中的作用 :1、钛能改善钢的热强性，提高钢的抗蠕变性能及高温持久强度。2、能提高钢在高温高压氢气中的稳定性。使钢在高压下对氢的稳定性高 达 600以上，在珠光体低合金钢中，钛可阻止钼钢在高温下的石墨化现象。因 此，钛是锅炉高温元件所用的热强钢中的重要合金元素之一。九、铌（ Nb）在钢中的作用 :1、铌和碳、氮、氧都有极强的结合力，并与之形成相应的极为稳定的化 合物，因而能细化晶粒，降低钢的过热敏感性和回火脆性。2、有极好的抗氢性能。3、铌能提高钢的热强性。十、硼（ B）在钢中的作用 :1、提高钢的淬透性。2、提高钢的高温强度。强化晶界的作用。

6、十一、铝（ Al ）在钢中的作用：1、用作炼钢时的脱氧定氮剂，细化晶粒，抑制低碳钢的时效，改善钢在 低温时的韧性，特别是降低了钢的脆性转变温度；2、提高钢的抗氧化性能。 曾对铁铝合金的抗氧化性进行了较多的研究； 4 AI 即可改变氧化皮的结构，加入 6A1 可使钢在 980C以下具有抗氧化性。当铝 和铬配合并用时，其抗氧化性能有更大的提高。 例如，含铁 50一 55、铬 30 一 35、铝 10一 15的合金，在 1 400C高温时，仍具有相当好的抗氧化性。 由于铝的这一作用，近年来，常把铝作为合金元素加入耐热钢中。3、此外，铝还能提高对硫化氢和 V2O5的抗腐蚀性。 缺点：脱氧时如用铝量过多

7、， 将促进钢的石墨化倾向； 当含铝较高时 其 高温强度和韧性较低。十二、 S（硫）在钢中的作用1、硫在钢中以 FeS-Fe 共晶体存在于钢的晶粒周界，降低钢的力学性能， 优制钢含硫量一般应限制在 0.04%以下。2、在机械制造中，有时为了改善某些钢的切削加工性能，人为将含硫量 提高，以形成硫化物，起中断基体连续性的作用。缺点：硫含量的提高，增加铸件热裂倾向十三、氢（ H）在钢中的作用炼钢过程中钢液从炉气中吸收氢，钢液中氢的溶解度随温度升高而提 高，在缓慢凝固条件下，氢以针孔形态析出。快速凝固时，析出氢在铁的晶格内 造成高应力状态，导致脆性。十四、氮（ N）在钢中的作用 :炼钢过程中钢液从炉气中吸收氮1、钢液中溶解的氮在凝固过程中因溶解度降低而析出，并与钢中的Si 、Al、Zr 等元素化合，生成 SiN、AlN 、ZrN 等氮化物。少量氮化物能细化钢的 晶粒。氮化物多时，会使钢的塑性和韧性降低。2、氮属于扩大奥氏体区元素，在钢中可部分代替镍的作用，是铬锰氮不 锈钢中的合金元素，在超低碳不锈钢中，可代替碳的作