31种元素对钢的性能的影响(整理)

1、元素对钢的性能的影响1.C17.W2. Si18.Nb3.Mn19.C04.Cr20. Xt5N21. RE6.S22.Zr7.P23 .Pb8.H24.S n9.025. As10.N26. Bi11.V27.Sb12.B28. In13.Ti29. Cd14.M030. Te15.AI31. 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 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。f溫虞s元素性能.1

2、. 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 定量的硅，能改善软磁丿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 铁素休内使钢的强度、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 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%，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

3、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1-4%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. 提高钢中固溶休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% 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。Mn元素1. 能提咼钢的强度，能消弱和消除硫的不良影响

4、，并能提咼钢的淬透性，含锰量很咼的咼合金钢(咼锰 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(1600C)的MnS, 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

5、 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. 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最大强度及硬度。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最显著。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

6、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。(1) 锰提高钢的淬透性。(2) 锰对提高低碳和中碳珠光体钢的强度有显著的作用。(3) 锰对钢的咼温瞬时强度有所提咼。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

7、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。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。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），1719% （护环钢） 作为炼钢的脱氧剂用，因为一般钢中均含 Mn，其量冬0.7% Mn和S作用抵消S对铁的红脆影响。 Mn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， 塑性稍有降低。对低碳钢则含

8、 Mnf，而韧性to 奥氏体Mn钢：有足够高的塑性和很高的耐磨性。所以 火时的临界冷却速度。降低钢的临界点（ A1和A3） 的变形也比较小，因此适于制大截面和复杂的零件。Mn能增加奥氏体的稳定性，扩大 Y目区得奥氏体。降低淬 同碳量碳素钢低2530C,所以可提高钢的淬透性，淬火时Mn=5%时，Mn 降至 0C。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 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

9、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 较少，也不改变过分增碳的倾向。（渗碳后的锰钢，在最后淬火前，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 CrWMn 钢等）。 Mnf ,CrM n、Mn可改善钢的焊接性和低温性能，还可减慢钢的脱碳作用。 Mn量中还可适当改善钢的切削性能。对某些钢，Mn的作用可代Ni,能扩大Y目区得奥氏体，如模具钢（增强淬透性）、奥氏体钢等。 高锰钢对冷工

10、硬化敏感，可提高钢的强度和耐磨性。（Mn=1014%，而C=11.4%）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： 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。 增强钢对白点的敏感性，故要缓冷。（含O0.3%时影响即较大） 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 >

11、 2.4%延伸率 高锰钢熔点低（Mn 1314%，T熔 13501400 C）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1/31/4），热加工稍难。 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，所以淬火次数不宜多。（3）含Mn钢的分类 碳钢：a、正常含Mn量碳钢Mn二 0.25 0.8%B、较高含Mn量碳钢Mn=0.7 1.0%及 0.9 1.2% 锰钢：Mn=1.1 1.8%少数2.4% 咼锰钢：Mn=13 14%（C=1.0

12、 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=1.11.8%或2.4%为具高塑性、耐磨性，强度而被采用。Mn二2.413%为粗晶极脆而不可用。 Mn=1314%为冷工硬化而成为高耐磨钢。Cr元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：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。a.增进钢的硬化能和渗碳作用。 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

13、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。(3)使钢具有良好的抗腐蚀性和抗氧化性(1) 铬可提咼钢的强度和硬度。(2)铬可提咼钢的咼温机械性能。(4) 阻止石墨化 (5)提咼淬透性。 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。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。1) Cr是中等碳化物形成元素，在所有各种碳化物中，铬碳化物是最细小的一种，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

14、以塑性、韧性也好，这对工 具钢尤有价值。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) C诃使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C钢均有优良的淬透性，且淬火变形较小。注意：C是铁素体形成元素，缩小 Y区，所以在没A体化元素存在时，高C钢将呈铁素体组织。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) C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 >2%时，有好的耐蚀

15、性，再加89%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Cr与 C结合后不起作用。7) Cr >530%时，有好抗氧化性。如Cr=2728%即可作1300C的热电偶温度计的防护罩，当 Cr与Si、Al结合时，甚 至Cr相当少而抗氧化性也很高。女口 Cr 610%+Si A 3%就有高的耐热性和抗氧性。8) Cr、Al结合(1Cr17AL5 Cr13AL4等)及 Cr、Ni结合(如 Cr15Ni60、Cr20Ni80等)均有很高的电阻。9) Cr能提高钢的矫顽力和阻止钢的组织时效，所以Cr钢用于制造永久磁铁。10) Cr价较低。11) 因为Cr可形成

16、稳定的碳化物，减缓碳的扩散和生成紧固的氧化皮膜，所以可降低脱碳作用。c元素12）含Cr>2.5%的多元素合金钢。（18Cr3MoWVA、20Cr3MoWVA等）是良好的抗氢蚀钢。含Crv 0.08%这是石墨钢的要求，所以C是阻止石墨化的一种元素。含Cr> 1.2%低合金高强度钢（一般 Mn钢和SiMn钢）含Cr=0.51.65%作轴承钢（C-1% 其合金含量低，价廉，而又具有高强度、高耐磨性、良好的耐疲劳性和淬透 性，且热处理也简便。含Cr=310%的钢一一C对钢强度和韧性的影响是 Crv2%时逐渐增强到2%时，强化作用最为显著。但超过此限则会损 害其热强性。310%时最为明显，当

17、含Cr> 12%时，则强度又复升高。但是当含 Cr量增至3%时，由于其马氏体回火稳定性显 著增高。所以有较高的硬度和耐磨性而用于模具。当含C量增至3%时，其与含C1%的磁性配合也最好。所以又用作磁钢。含Cr4%而与18%W及 1%V吉合可得到很好的红硬性（620 C HRC=60，所以广泛用于高速工具钢中，含Cr5%的钢（含C1%）即可空气中淬火。含Cr56%及含Cr610%且含Si23%的矽铬钢，尽管强度不是很高，但亦具有足够的耐热性和抗氧化性而用 于气阀中及石油、化学工业（氨合成设备等）。含Cr=1214%的钢是最典型的不锈钢（1Cr134Cr13 ）它们都有较高的抗蚀力，强度也不错

18、，面Cr12、Cr12Mo等则是典型的具有高淬透性和高耐磨性的模具钢。（此类多属马氏体钢）含Cr=1618%的钢有的只具单相（铁素体），有的双相（M体一铁素体），此类具单相的 C钢耐蚀力比含Cr=1214%的钢还高。如Cr17、9Cr18等，如再加89%的Ni其耐蚀力又将大大增高。如 1Cr18Ni9、1Cr18Ni9T等都是典型的不锈钢、耐酸性 较好，CrNi钢的缺点是有晶间腐蚀，加Ti、Nb可改善。含Cr=2332%的钢具有很好的抗蚀稳定性，极高的抗氧化性，甚至在普通温度下能抵抗浓硝酸、浓磷酸、浓硫酸的浸蚀。 含Cr 2728%的钢可作1300C的热电偶温度计的防护罩。这类钢是纯铁素体钢，

19、所以不能通过热处理改变其组织及性能。且 再结晶温度较低，粗晶作用较强，有高的脆性，所以不能作受振及打击零件。加入Mo、W、V可适当改变性能。减少C含量,加Si量可提高其热强度如 Cr9Si2、Cr10Si2Mo等。力口 Ni也成，女口 Cr20Ni14Sk Cr25Ni20、Cr18Ni25Sk Cr14Mn 14W、Cr18Ni6Mn5 等等。C不同于Mn、Ni，它是缩小Y区的合金元素。（它同a-都具有体心立方晶格，且自熔点1849 C至绝对0oK纯铬均为这一 晶格不变），所以随含C量增加Ac3虽也从910C幵始降低，但其速很慢，而Ac4却从1400 C迅速降低,至含铬达8%时Ac3为850

20、C已 为最低。含Cr再增加，Ac3即迅速上升。当含Cr量达13%时，Ac3与Ac4会合为一点，Y区被圭寸闭，所以含Cr> 13%时变为纯铁素 体相，不再发生转变，用热处理也不能再改变其晶粒尺寸。一一即为铁素体钢。当CCr量继续增加，约在2560%特别是4548%区域，当温度低于950 C时（多在820C）慢冷，将会析出一种无磁性脆性组分一一（相。这些在进行二次加热后将会游离析出，致使得在固溶体中产生巨大体积改变造成颇大应力，故极脆。但在950 C以下急冷时，甘目可由于固溶体内不析出，影响则较小。 湘问题：有人指出，当C和C含量搭配时，特别在含左右时，将极易生成游离态的铁素体即湘，它将使钢

21、的工艺性能和耐热性降低，所以要很好注意在含Cr=0.11%时，含Cr=10.9%可使 湘量减至最少。Cr对抗腐性的改善上很有利的，但对抗蠕变的影响则较复杂。因为作耐热钢应注意，当含Cr=1%抗蠕变强度最高。含Cr f则出现，Cr> C3三方晶格，至Cr=7%抗蠕强降至最低点，当含 Cr增至12%时，Cr23C6各取代Cr7C3,抗蠕强（耐热性）可有 少许提高，添加V、Nb、Ti可得极细弥散相，对抗蠕强（耐热性）改善极为有利。Ni元素1. 能提高钢的强度和韧性，提高淬透性.含量高时，可显著改变钢和合金的一些物理性能，提高钢的抗腐蚀能 力.2. 镍能提高钢的强度，而又保持良好的塑性和韧性。镍

22、对酸碱有较高的耐腐蚀能力，在高温下有防锈和耐热能力。 但由于镍是较稀缺的资源，故应尽量采用其他合金元素代用镍铬钢。3. 镍在钢中的影响有 a 增进钢的硬化能。b.能降低热处理时的淬火温度，因之在处理时变形小。C.能增加钢的韧性。d高镍合金钢能耐腐蚀，例如：不锈钢就含有8%左右的镍。4. a.在适量下，锰量增加可增加钢之最大强度及硬度。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最显著。5. 提高塑性及韧性，（提高低温韧性更明显），改善耐蚀性能，与铬、钼联合使用，提高热强性，是热强钢及不锈 耐

23、酸钢的主要合金元素之一；6. 镍的有益作用是：高的强度、高的韧性和良好的淬透性、高电阻、高的耐腐蚀性。 一方面既强烈提高钢的强度，另方面又始终使铁的韧性保持极高的水平。其变脆温度则极低。（当镍V0.3%时,Ni可降低临界点并增加奥氏体 当它同Cr、W或Cr、Mo结合的时Ni钢有良好的耐热疲劳性，工作在冷热反复。6 a高）在不锈钢中用Ni,是为了使钢具有均匀的 A体组织，以改善耐蚀性。其变脆温度即达-10C以下，当Ni量增高时，约45%,其变脆温度竞可降至-180。所以能同时提高淬火结构钢的 强度和塑性。含Ni=3.5%，无Cr钢可空淬，含Ni=8%的Cr钢在很小冷速下也可转变为 M体。 Ni的

24、晶格常数与丫铁相近，所以可成连续固溶体。这就有利于提高钢的淬硬性，的稳定性，所以其淬火温度可降低，淬透性好。一般大断面的厚重伯都用加Ni钢候，淬透性尤可增高。镍钼钢还具有很高的疲劳极限。（有Ni钢一般不易过热，所以它可阻止高温时晶粒的增长，仍可保持细晶粒组织。含Ni量相当高的钢，其热膨胀系数很小而用作不变钢（Ni36%）和代用白金（Ni42%）。含Ni更高时，与Cr结合作高电阻合金（Cr15Ni60、Cr20Ni80）。Ni和V样，对脱碳过程没有影响。Ni本身不是有效的抗氧化学元素，所以很少单独用作不锈钢的合金元素，但对浓苛性碱有好的作用。Ni可提高A体钢的蠕变抗力，但还一定值作用则减弱，须加

25、入别的合金元素，通过固溶强化或沉淀硬化的途径 来解决。 Cr、Ni钢的焊接性能和低温性能也不错。Ni元素（2）Ni的不良作用： Ni不能提高铁素体的蠕变抗力，相反会使珠光体M体钢热脆性增大。所以珠光体、马氏体钢不加镍。 含硫气氛中的Ni钢耐蚀性也不及无Ni钢，因硫化镍会引起钢的赤热脆性。 铬镍钢容易感受回火脆性和易形成白点（前者可在回火后采用速冷防止，后者应采用正确的熔炼规范和锻造、冷 却规范防止。） 对高速钢，因为它降低了它的硬度而被视为有害杂质，当Ni -2时或更高时，由于其抗600660C回火稳定性降低而热硬性变坏（使A体稳定不分解），所以硬度降低。Ni不大于 0.30%,且 Ni+Cu

26、不大于 0.50% (Cu不 同样，因为Ni降低钢之淬火层的硬度，在轴承钢中也不希望有它，大于0.25%）Ni。 Ni虽可提高电阻，促使矽石墨化，但会降低磁感和最大磁导率。所以硅钢片也不希望有 Ni在我国早，价钱高。 Ni钢氧化容易起鳞，所镍钢的氧化铁皮粘在钢表面上不易脱落。（3）一般合金钢中的Ni含量：渗碳钢：含C=0.150.25%Ni=1 4.5%调质钢：含C=0.350.55%Ni=1 1.75%不锈钢：含Ni < 2% 体不锈钢，含Ni=818% A体不锈钢。含Ni=28% MhP体类不锈钢。 耐热不起皮钢：含Ni达936%,属A体钢。磁钢：含Niv25%的（Ni25、Ni9M

27、n9等）为弱磁性钢，用9301000C淬火能很好不被磁化，可用于制机器，仪表等 不应被磁化零件（电机环、指南针盒、电阻等）。含Ni=2530%的是陈化磁性钢，它具有非常高的磁性，当残余磁感应为50007500高斯时，矫顽磁力可达500700奥斯特甚至1000，但它具有高的脆性（和硬度），所以多做铸造磁铁。含Ni=3537%的是恒范合金（不变合金）Ni=4244%的是类铂合金。含Ni=5080%的是高导磁率的合金，（但要很纯，才能发挥作用）S元素1、钢中的有害杂物，含硫较高的钢在高温进行压力加工时，容易脆裂，通常叫作热脆性.2、 硫来源于炼钢的矿石与燃料焦炭。它是钢中的一种有害元素。硫以硫化铁（

28、FeS的形态存在于钢中，FeS和Fe形成低熔点（985C）化合物。而钢材的热加工温度一般在11501200C以上，所以当钢材热加工时，由于FeS化合物的过早熔化而导致工件幵裂，这种现象称为热脆”含硫量愈高，热脆现象愈严重，故必须对钢中含硫量进行控制。高级优质钢：Sv 0.02%0.03%;优质钢：Sv 0.03%0.045%;普通钢：Sv 0.055%0.7%以下。3、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

29、以改善切削加工性，通常称易切削钢。4、 硫在钢中为有害之杂质，硫与铁化合成为FeS,与锰化合成MnS，其结果：a. 会增加钢的热脆性b. 硫含量0.2%以上，就会严重影响钢的强度和韧性C.硫可使钢强度降低，因此有利於钢的切削，但除了易切钢之外，极少利用。5、对焊接性产生不好影响；6、硫的有益作用是：某些高速钢工具钢进行硫化表面以达到如下目的。硫的不良影响是： 引起热脆：主要是因易生成（Fe+FeS易熔共晶体分布于奥氏体晶界所致。 硫能使结构钢的塑性银屏剧降低，使工具钢的淬裂敏感性增高。一般合金钢中的含S量： 一般地说，硫对各种钢均为有害的杂质元素，所以均限制它的含量。1）由于其切屑发脆而可得到

30、非常光泽的表面，所以可用于制要求负荷不大而具高表面光洁度的钢制件（名为快 削钢）。2）7、1）2）8、1）普通碳钢S< 0.05%酸性转炉冶炼，18MnSi及25MnSi钢允许含S> 0.05%）. 轴承钢S< 0.02%优质碳钢S< 0.04%高级优质钢S< 0.03%仅有极个别要求表面很光洁的钢（如 Cr14）有意加进少量的硫（=0.20.4%）（ Cr14可做螺钉、螺母、磁轮及其 它螺纹零件，其表面光滑，耐磨性好）P元素1、能使钢的可塑性及韧性明显下降，特别的在低温下更为严重，这种现象叫作冷脆性.在优质钢中，硫和磷 要严格控制.但从另方面看，在低碳钢中含有较

31、高的硫和磷，能使其切削易断，对改善钢的可切削性是有利的.2、磷是由矿石带入钢中的，一般说磷也是有害元素。磷虽能使钢材的强度、硬度增高，但引起塑性、冲击韧性显著降低。特别是在低温时，它使钢材显著变脆，这种现象称"冷脆"0冷脆使钢材的冷加工及焊接性变坏，含磷愈高，冷脆性愈大，故钢中对含磷量控制较严。高级优质钢：PV 0.025%;优质钢：PV 0.04%;普通钢：PV 0.085%。3、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、1)2)3)4、固溶强化及冷作硬化作用很

32、好，与铜联合使用，提高低合金高强度钢的耐大气腐蚀性能，但降低其冷冲压性 能，与硫、锰联合使用，改善切削性，增加回火脆性及冷脆敏感性；磷的有益作用：由于其切屑发脆得到光洁的表面而加进快削钢，制受荷不大的零件。某些高速钢，工具钢进行磷化表面处理以达到如下目的钢磁感会提高。而在磁场下则磷含量增高而磁感略有减弱。含 但由于它会使硅钢具冷脆性。所以其量甚微磷是强化铁素体作用最强的元素。(磷可提高比电阻，且由于容易粗晶而可使矫顽力和涡流损失降低，于磁感而言，则在弱中磁场下磷含量高的P 硅钢的热加工也并不困难。所以硅钢中有时加磷，0.15% (如冷轧电机用硅钢含 P=0.070.10%)。4)倍0)6、1)

33、P对硅钢再结晶温度和晶粒长大的影响将超过同等硅含量作用的45磷的不良影响：P> 0.13%时脆性特甚，P使钢破断能转变温磷溶于铁素体中，会使其晶格歪曲，晶粒长大，而且有冷脆性。度增高的作用比碳强约20倍。2) 和Mn 样使钢晶粒粗化。7、一般合金钢的磷含量：普通碳钢 P0.055%;轴承钢 P0.027%、P+S> 0.045%;优质碳钢 P0.045% 合金钢P0.15%P+C0.025%高级优质钢P0.035%H元素1、钢中溶有氢会引起钢的氢脆、白点等缺陷。白点常在轧制的厚板、大锻件中发现，在纵断面中可看到圆形或椭圆形的白色斑点；在横断面上则是细 长的发丝状裂纹。锻件中有了白点

34、，使用时会发生突然断裂，造成不测事故。 因此，化工容器用钢，不允许有白点存在。氢产生白点冷裂的主要原因是因为高温奥氏体冷至较低温时，氢在钢中的溶解度急剧降低。当冷却较快时，氢 原子来不及扩散到钢的表面而逸出，就在钢中的一些缺陷处由原子状态的氢变 成分子状态的氢。氢分子在不能扩散的条件下在局部地区产生很大压力，这压 力超过了钢的强度极限而在该处形成裂纹，即白点。2、氢的作用：1） H能提高钢的磁导率，但也会使矫顽力和铁损增加（加 H后矫顽力可增 大0.52倍）。2）H与C作用能生成甲烷（CH4）,所以H的存在会促进脱碳。3）H是一般钢中最有害的元素。因为它是产生钢中白点的罪魁祸首，实验知钢中形成

35、白点的危险含H量为56cm3/100g Fe,主要是因为A体可溶H量大， 而冷至低温珠光体则溶解度大大减小，所以当冷却过快，高压氢气来不及析出 钢外，高压氢的张力与其它诸种应力作用，即可能超过材料的ab因此产生许多微裂，此即谓之白点。实践知640650C最易使A体转变为珠光体，200C则 最关于钢中的危险含H量，不同的资料有不同的数据。o元素FeO、MnO、SiO2、1、氧在钢中是有害元素。它是在炼钢过程中自然进入钢中的，尽管在炼钢末期 要加入锰、硅、铁和铝进行脱氧，但不可能除尽。氧在钢中以A12O3等夹杂形式，使钢的强度、塑性降低。尤其是对疲劳强度、冲击韧性等有 严重影响。2、氧的作用：1）

36、残存于钢锭中的氧，或扩散到金属表层的氧，均易使晶界氧化而形成脆性的 氧化物夹层，把（A体晶粒隔绝开来。以至在随后的变形加工中引起晶间裂纹（后者也即常说的过烧）。实践知，只要钢中含O量超过0.030.04%，其强度和塑性就明显下降。2）氧与碳的作用，可能将钢中碳烧损以至造成脱碳，但是当有过量氧的情况下， 则表面脱碳层将被完全烧成氧化皮而反而成了一层保护膜，而使脱碳过程减慢。 此时烧损金属较多，其作用还要看氧化皮的组织改善性。3）氧会使硅钢中铁损增大，磁导率及磁感强度减弱，磁时效作用加剧。4） FeO在高温时稳定，但当温度降低至560 C以下时则易分解成Fe3O4及a -,钢 加热后在空气中慢冷则

37、可能出现 Fe2O3。（钢中氧化物塑性差，氧化后则几乎无 塑性）N元素1、 铁素体溶解氮的能力很低。当钢中溶有过饱和的氮，在放置较长一段时间后或随后在200300r加热就会发生氮以氮化物形式 的析出，并使钢的硬度、强度提高，塑性下降，发生时效。钢液中加入 Al、Ti或V进行固氮处理，使氮固定在AIN、TiN或VN中，可消除 时效倾向。2、氮能提高钢的强度，低温韧性和焊接性，增加时效敏感性。3、氮的有益作用：1) N亦是强烈的A体形成元素，在这点上它与Ni相似，比Ni作用强27倍，特别在不锈钢中得到广泛注意。它有可能是代替 Ni的重要 元素之一，特别与Ni其同作用，稳定A体效果更好，尤利代Ni。

38、2) N还可在复杂的A体钢中借氮化物的析出而产生弥散硬化。因此，可在无显著成绩脆性的情况下提高它的热强性。3) N能提高高铬钢，特别是含V的的高铬工具钢的热硬性。N能使这些钢的二次硬度的回火温度的间段增大，并使此间段向更高温 方面移动，所以可得到较好的综合性能，在高铬钢中N还能改善其热加工性能。4) N在铁素体中可促使A体形成，由于Y目的出现，可减小晶粒粗化倾向，所以可改善钢的韧性和焊接性能。5) N对磁钢的影响较大：如当N溶解在钢中的固溶体状态存在时会使矫顽力稍增而磁导率降低，当形成AIN、FeN等非金属夹杂影响就加剧。N还是引起硅钢片磁时效的主要因素之一。一般说一定数量的夹杂对得到取向组织

39、是有益的。所以它可阻碍位向不适合的晶粒 生长。从而使取向合适的晶粒加速成长。N对取向冷轧变压的质量也有很大影响，过多或过少的含N量都不易使N量使冷轧硅钢片获得大晶粒和高磁性。适宜的含量是 N =0.010.1%或更低至0.001%,但要获得更好磁性，最好能在热处理后将冷轧硅钢片中残留N除去。6)7)4、1)2)3)4)钢的表面渗N,可使它得到高的表面硬度(RC70 500600r中进行和耐磨性，高的疲劳极限和抗蚀性(600700r中进行)。 铬锰钢中加入0.350.45%以上的N即可得单一的A体组织。氮的不良影响：它与合金元素生成氮化物是非金属夹杂，更重要的是降低了合金元素的作用。含N钢在退火

40、过程中因氮化物析出而会显著降低它的塑性。含N钢在锻造过程中N会产生挥发，所以工业用钢中含N成分标准是很难拟订的。由实际表明，在一定含量的Cr，N钢中，必有一与其相适应的最小 Mn含量，如低于这一 Mn含量，钢在凝固时N就会逸出，而成气孔。例含Cr 15% N 0.45% Mn的最小含量为14.515%。5、1)2)3)一般合金钢中含N量：硅钢(冷轧)：N=0.010.1%或更低至0.001% 不锈铬钢：N= (1/75 1/100) Cr% 氮化钢：38CrMoAIA、25CrMo2VA等Cr18Mn 10Ni5Mo3N钢其含N< 0.3%(用于尿素工业)，有铬锰氮钢及铬锰氮镍钢等。女口

41、Cr17Mn8Ni5N,目前铬锰氮钢因为具有良好的耐氧化可抗腐蚀的性能，其它性能需求也不坏，故它用来代替铬镍A体钢而取得相当成效，但无镍之铬锰氮钢，因为锭中容易产生严重气泡而未能多用。注：TiN常呈规则晶状，颜色金黄。V元素1、能细化钢的晶粒组织， 之，当它在碳化物形态存在时，2、钒是钢的优良脱氧剂。 高压下可提高抗氢腐蚀能力。提高钢的强度，韧性和耐磨性.当它在高温熔入奥氏体时，可增加钢的淬透性；反 就会降低它的淬透性.钢中加 0.5%的钒可细化组织晶粒，提高强度和韧性。钒与碳形成的碳化物，在高温3、钒可以无限量固溶入铁中，并阻止沃斯田铁晶粒的成长，钒在钢中有脱酸除氧之能力，故含钒之钢其断面

42、结晶密实，此外钒的作用还有：a. 能提高淬火温度。b. 改善硬化能，高温淬火加热时，能防止其晶粒生长。C.有助於钢之结晶组织细微化。4、固溶于奥氏体中可提高钢的淬透性，但化合状态存在的钒，会降低钢的淬透性，增加钢的回火稳定性，并 有很强的二次硬化作用，固溶于铁素体中有极强的固溶强化作用。细化晶粒以提高低温冲击韧性，碳化钒是最硬耐磨性最好的金属碳化物，明显提高工具钢的寿命，提高钢的蠕变和持久强度，钒、碳含量比超过5.7时，可大大提高钢抗高温高压氢腐蚀的能力，但会稍微降低高温抗氧化性；5、钒的良好作用是：1）细化晶粒作用强，可提咼钢的强度和韧性，减小过热敏感性，提咼热稳定性。2） 提高M体的回火稳

43、定性。它对淬火钢硬度的影响，与温度有关：在正常淬火温度下（即稍高于AC3点时）。 因为V与 C化合成VC而降低了固溶体的合金度，所以硬度降低，当淬火温度提高至超过 AC3点很多时（且有较长保温 时间），则VC都转进固溶体，所以硬度可提高。一般地说 V对淬透性有不利的影响，但韧性较好，加了 V不易淬裂。 中碳钢加V强度f，韧性不变低。3） V与0、N都有很大的亲和力，亦是强碳化物元素。一般VC的弥散度很高，且极稳定。所以它既利脱氧、脱气得到致密细晶组织，提高塑性、韧性及高强度，其冲击性能和疲劳强度都较无V钢高，在高温及低温（V 0C）均有高强度、韧性。由于碳化钒的高度分散阻止焊缝晶粒粗大，所以可

44、改善钢的可焊性能，但加热到VC溶解温度后即会引起钢晶强烈长大。4）由于V可提高钢的高温蠕变能，所以是热强钢合金兀素之一 05）由于V钢表面内部均有细晶组织，所以对渗碳有利，可延长渗碳进行时间，无须进行二次淬火，一次即可直 接淬至要求性能。6）V对结构钢机械性能的影响尚无定论。V元素6、钒的不良影响:1）V 无减低回火脆性的作用，因为 V可提高回火稳定性，可细化晶粒，所以当V量不高时，也可适当提高韧性，而降低回火脆性。2)有阻碍钢的脱碳及石墨化的作用。3)4)含量达0.05%时将使硅钢矫顽力降低，这可能由于脱氧的作用。含碳一定时，Vf会使HBJ，所以一般含V> 1% （因为不溶入固溶体）。

45、 般钢中的含V量：7、合金结构钢：V=0.070.35（例 20MnV、10CrV、45CrV、12CrMoV、25Cr2Mo1VA等）在合金结构钢中，由于含 V> 0.3%时将使回火脆性倾向急，贝吐增大而少用。耐热钢：V=0.11 （例20Cr3MoVA等）V可提高高温蠕变性能，有脱氧能力。氮化钒的弥散硬化作用 可使其有耐蚀和高的热强性，但V的时效脆性使含其量不宜过高。高速钢：V=0.12.6最近在研究增至5%,主要因为它能提高工具的热强度，特别是可提高它的切削性 能（对切削高硬度材料亦很有利）所以加得多，但其量达一定值后，性能再增就不显著了。B元素1、当钢中含有微量的（0.001 -

46、 0.005 %）硼时，钢的淬透性可以成倍的提高.2、钢中加入微量的硼就可改善钢的致密性和热轧性能，提高强度。3、微量硼能提高钢的淬透性，但随钢中碳含量增加，淬透性的提高逐渐减弱以至完全消失；4、硼的有益作用：1） 钢中加入微量的硼（0.00050.005%）即可显著提高钢的淬透性，此时对其它性能等无影响或 影响甚小。这在一定程度上可代替 Ni （Cr、Mo）2）硼对钢的淬裂敏感性影响很小。3） 结构钢中的硼会降低钢材在正火后的冲击值，但在淬火+低温回火后，去卩能得到良好的冲击值4）低碳硼钢渗碳性能良好，表面碳浓度不易过度增大。所以可得到高强度和疲劳强度，渗碳后可直接淬火，对缺口敏感性也很小。

47、渗碳硼钢以含O 1%为宜。5）中碳硼钢在调质后有良好的综合机械性能。（其回火稳定性，回火脆性、疲劳极限与强度、硬 度的关系等基本上同无硼钢）。硼钢的热加工性能良好，同一般合金结构钢。硼溶于固溶体，晶格变大，使强度提高，晶界中硼有阻止再结晶扩散作用，所以可增加钢的热6）硼的不良影响：含B量超过0.007%时，容易引起脆性（有说珠光体为此值，其它类钢可多些）。 会降低A体晶粒粗化的温度，易粗晶，但加铝可改善。在尺寸硼钢热处理时心部易生针状铁素体而影响机械性能。硼与0、N亲和力很强，易生非金属夹杂，且因此应多加硼量。为克服此缺陷可于冶炼时加7） 强性。5、1）2）3）4）0.10.12%Al和0.0

48、60.04%Ti以脱氧，去氮（AI、Ti未考虑烧损值）一般合金钢中含B量: 0.0010.005%（目前仅合金结构钢中有硼钢含值如前，而其它含硼钢还少见到，国外硼钢品种较多，但其含量均不 超过0.005%，否则淬透性反而变劣）。Ti元素18镍91、能细化钢的晶粒组织，从而提高钢的强度和韧性.在不锈钢中，钛能消除或减轻钢的晶间腐蚀现象.2、钛是钢中强脱氧剂。它能使钢的内部组织致密，细化晶粒力；降低时效敏感性和冷脆性。改善焊接性能。在铬 奥氏体不锈钢中加入适当的钛，可避免晶间腐蚀。3、a.b.4、定性，5、1)性。2)钛在钢中易与碳形成碳化物TiC，其他特性：钛在不锈钢中，可以防止高温时铬量的局部

49、减少，维持其防蚀的能力 可以防止合金钢由高温徐冷时的脆化现象。但化合钛却降低钢的淬透性。改善回火稳 且改善钢的焊接性；TiC质点，所以可细化晶粒，降低钢的过热倾向能防止产生晶间腐蚀现象，实践知：当Ti： C=5( 般C=0.03)时，效果最佳。当Ti： C=3,抗蠕变强度最高。满足上TiC,所以在加热过程中就不会再沿奥氏体晶界析出碳化铬。否则，晶界碳固溶强化作用强，但降低固溶体的韧性，固溶于奥氏体中提高钢的淬透性， 并有二次硬化作用，提高耐热钢的抗氧化性和热强性，如蠕变和持久强度， 钛的有益作用是： 能形成很强固的TiC,可稳定到1300°C，有此稳定到高温的高度分散的 条件时的钢，

50、因为所有的游离碳都被结合成了强固化铬的生成就将出现晶界固溶体的贫铬区，其电位就相对地降低了，而与固溶体基体和碳化物形成微温差电偶，晶间固溶体 本身即为阳极而被腐蚀。晶间腐蚀的程度将随含碳量增加而加强。(粗晶亦易蚀)钛钢易产生时效硬化，含钛量超过 2%的低碳合金，其时效硬化就尤其明显。钛可改善不锈钢的焊接性能。Ti是强烈的铁素体形成元素。0.65%T就能使Y区完全封闭。它又是强碳化物形成元素。Ti能与S作用，降低硫的热脆作用，这与 Mn相似。钛的不良影响：含Ti钢，特别是低碳之Ti钢，往往因其钢液粘度较大，而使其中非金属加杂，不易分离浮出应一致，在防止造成缺陷03)4)5)6)6、1)应注意。可

51、在冶炼时注意高温操作和钢液的脱氧2) 淬火钛钢硬度随含Ti量增加而降低。因为TiC非常稳定，甚至加热到1300C都不能溶入到固溶体而减少了合金固溶体中 的碳浓度的缘故。3) 钛与N、0有很大的亲和力而极易成形 TiN和TiO2,钢锭在较低温度时，就形成了较多的非金属夹杂和皮下多孔等缺陷。4) Ti也是铁素体形成元素，所以其含量较多(>2%)就易生成铁素体S相或其它脆性相而使韧性降低。5) 铜V样，含Ti达0.05%时就将使硅钢矫顽力降低，这可能是脱氧的作用，它对硅钢还会促进其二次再结晶，这倒可得 粗晶而改善磁性。7、一般钢中的Ti含量：1) 通常钢中含Ti量取决于它的含碳量，一般约为 T

52、i%=48倍*C%o2) 合金结构钢中有铬锰钛钢、不锈钢和耐热钢中也含Ti，一般为0.06%2%0Mo兀素1、可明显的提高钢的淬透性和热强性，防止回火脆性，提高剩磁和娇顽力；2、 钼能使钢的晶粒细化，提高淬透性和热强性能，在高温时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）。结构钢中加入钼，能提高机械性能。还可以抑制合金钢由于火而引起的脆性。在工具钢中可提咼红性。3、钼可增加钢之最大强度及硬度，因此在合金钢中也颇为重要。a.b.c.d.能改善钢在高温之抗拉及潜变强度。在工作红热情况下，能使钢之硬度保持不变。高速工具钢含钼，可予以较佳之切割性能。合金钢中加入钼可去除回火脆

53、性。4、 提高钢的淬透性，含量0.5%时，能降低回火脆性，有二次硬化作用。提高热强性和蠕变强度，含量2%3%时，提高抗有机酸及还原性介质腐蚀能力；5、钼的良好作用是：1）细化晶粒的作用比 W更强，所以可降低钢的过热倾向性，提高强度、硬度、热稳定性。2） Mo在钢中会使锻件ab as HBt，而使&蚯a kJ提高M体回火稳定性，与Cr、Ni结合可大大提高淬透性， 可细化晶粒，提咼韧性，使锻造加工容易。3） 降低回火脆性，对某些结构钢可消灭回火脆性（如24CrMoV5），所以可提高强度而塑性并不降低，钼可提高钢的冲击韧性。又一说是合金元素（包括Mo在内）均只有抑制回火脆性的作用而不能达到消

54、除回火脆性。Mo的影响是：含量达0.2%即有良好作用。所以普通合金结构钢含Mo0.250.4%对放置回火脆性温度范围550600C长期提高钢的的矫顽力，改善磁性。其碳化物也很稳定，它并阻止其它碳化物析出。高温也很难向固溶体转移。 钼可代钨（因为原子量成半关系，所以可用1%M 0代替2%W）。同样Mo亦可提高奥氏体稳定性而用于阀门钢 可提高Cr、Ni不锈钢的抗晶间腐蚀能力。工作的钢才规定含Mo为0.50.6%，当含Mo量超过一定值时（对低碳钢此限为 1.0%），则反而会使高温回火水冷钢 变脆。Mo钢长时间回火易变脆。当含 P和Mo较高时，即使有Mo或W等也仍不能避免回火脆性产生。附带说说 降低回

55、火脆性的方法（见上段）。4）5）6）7）在某些还原性介质中易使耐酸不锈钢钝化，从而提高耐腐蚀能力。（如亚硫酸、沸磷酸及醋酸、草酸、蚁酸8）9）等）。10）可提高珠光体耐热钢的热强性，并可单一加进耐热钢，其量约 0.51% （并独作合金元素时会使钢有石墨化 倾向）。6、1）2）3）Mo元素钼的不良影响：So有挥发性，在加热时，会生成褐色烟气（氧化钼）发生蒸发。 促进脱碳，所以为防止脱碳其淬火温度应较一般降低 1020C,阻碍石墨化。Mo是铁素体形成元素，所以为了得到奥氏体，应相应多加 Ni、Mn等奥氏体形成元 素。否则当Mo含量较多时就易出现铁素体 湘或其它脆性相而使韧性降低。4）Mo降低钢导热率的作用同 W，但Mo可防止过热。5）Mo钢比碳钢变形抗力咼。般合金钢中的钼含量：合金结构钢和工具钢： Mo=0.150.30% （例 5CrNiMo、35CrMo、40CrMnMo、 38CrMoAIA等）不锈耐酸钢：Mo =1 2.6% （如 Cr17Mo2Ti、Cr25MoTi、Cr18Ni18Mo2Cu2T等）耐热不起皮钢：Mo =0.41% （16Mo、20CrMo、Cr5Mo、25Cr2Mo1VA、15Cr11MoV等） 航空用高温合金：Mo =0.35 7% （如 901 合金=Cr12Ni43Mo6Ti3BM