合金元素对钢的性能影响
表1—37主要合金元素对钢的性能影响
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元素 名称
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强
度
|
弹
性
|
冲击 韧度
|
屈
服 点
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硬
度
|
伸
长
蛊
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断面
收缩
率
|
低温
韧性
|
高温
强度
|
耐
磨
性
|
被切
削性
|
锻
压
性
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渗碳 性能
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渗氮 性能
|
抗氧 化性
|
耐 蚀 性
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冷却
速度
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Mr①
|
+
|
+
|
0
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+
|
+
|
O
|
O
|
+
|
O
|
--
|
-
|
+
|
O
|
O
|
O
|
·
|
-
|
|
Mn②
|
+
|
·
|
·
|
-
|
---
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+++
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O
|
+
|
|
·
|
---
|
---
|
·
|
·
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--
|
·
|
--
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|
Cr
|
++
|
+
|
-
|
++
|
++
|
-
|
-
|
·
|
+
|
+
|
·
|
-
|
++
|
++
|
---
|
+++
|
---
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|
Ni①
|
+
|
·
|
O
|
+
|
+
|
O
|
O
|
++
|
+
|
--
|
-
|
-
|
·
|
·
|
-
|
·
|
--
|
|
Ni②
|
+
|
·
|
+++
|
-
|
--
|
+++
|
++
|
++
|
+++
|
·
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---
|
---
|
·
|
·
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--
|
++
|
--
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Si
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+
|
+++
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-
|
++
|
+
|
-
|
·
|
·
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|
+
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
+
|
-
|
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Cu
|
+
|
·
|
0
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++
|
+
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0
|
O
|
·
|
+
|
·
|
0
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---
|
·
|
·
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O
|
+
|
·
|
|
M0
|
+
|
·
|
-
|
+
|
+
|
-
|
-
|
·
|
++
|
++
|
-
|
-
|
+++
|
++
|
++
|
·
|
--
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|
C0
|
+
|
·
|
-
|
+
|
+
|
-
|
-
|
·
|
++
|
+++
|
O
|
-
|
·
|
·
|
-
|
·
|
++
|
|
V
|
+
|
+
|
-
|
+
|
+
|
O
|
O
|
+
|
++
|
++
|
·
|
-
|
++++
|
+
|
-
|
+
|
--
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W
|
+
|
·
|
O
|
+
|
+
|
-
|
-
|
|
+++
|
+++
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--
|
--
|
++
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+
|
--
|
·
|
--
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|
Al
|
+
|
·
|
-
|
+
|
+
|
·
|
-
|
+
|
·
|
·
|
·
|
--
|
·
|
+++
|
--
|
·
|
·
|
|
Ti
|
+
|
|
-
|
|
|
|
|
+
|
+
|
|
+
|
-
|
+
|
+
|
+
|
+
|
|
|
S
|
·
|
·
|
-
|
·
|
·
|
-
|
-
|
·
|
·
|
·
|
+++
|
---
|
·
|
·
|
·
|
-
|
·
|
|
P
|
+
|
·
|
---
|
+
|
+
|
-
|
-
|
·
|
·
|
·
|
++
|
-
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·
|
·
|
·
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·
|
·
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注：“+”表示提高，“一’’表示降低，“O”表示没有影响，“·”表示影响情况尚不清楚，多个“+”或“一”表示提
高或降低的强烈程度。
①表示在珠光体钢中；②表示在奥氏体钢中。
表1—38主要合金元素对钢性能影响的有关说明
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元素名称
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对性能主要影响
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Al
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主要作用为细化晶粒和脱氧，在渗氮钢中能促成渗氮层，含量高时，能提高高温抗氧化性，耐H2s气体的腐蚀作用，固溶强化作用大，提高耐热合金的热强性，有促使石墨化倾向
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B
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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
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C
|
含量增加，钢的硬度和强度也提高，但塑性和韧性随之下降
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C0
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有固溶强化作用，使钢具有红硬性，提高高温性能、抗氧化和耐腐蚀性，为高温合金及超硬高速钢的重要合金元素，提高钢的Ms点，降低钢的淬透性
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|
Cr
|
提高钢的淬透性，并有二次硬化作用，增加高碳钢的耐磨性，含量超过12％时，使钢具有良好的高温抗氧化性和耐氧化性介质腐蚀作用，提高钢的热强性，是不锈耐酸钢及耐热钢的主要合金元素，但含量高时易产生脆性
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Cu
|
含量低时，作用和镍相似，含量较高时，对热变形加工不利，如超过O．30％时，在热变形加工时导致高温铜脆现象，含量高于O．75％时，经固溶处理和时效后可产生时效强化作用。在低碳合金钢中，特别是与磷同时存在，可提高钢的抗大气腐蚀性，2％一3％的铜在不锈钢中可提高对硫酸、磷酸及盐酸等的抗腐蚀性及对应力腐蚀的稳定性
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Mn
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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
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Mo
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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
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N
|
有不明显的固溶强化及提高淬透性的作用，提高蠕变强度，与钢中其他元素化合，有沉淀硬化作用，表面渗氮，提高硬度及耐磨性，增加抗蚀性，在低碳钢中，残余氮会导致时效脆性
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Nb
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固溶强化作用很明显，提高钢的淬透性(溶于奥氏体时)，增加回火稳定性，有二次硬化作用，提高钢的强度、冲击韧性，当含量高时(大于碳含量的8倍)，使钢具有良好的抗氢性能，并提高热强钢的高温性能(蠕变强度等)
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Ni
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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，是热强钢及不锈耐酸钢的主要合金元素之一
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P
|
固溶强化及冷作硬化作用很好，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
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Pb
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改善切削加工性
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RE
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包括镧系元素及钇和钪等17个元素，有脱气、脱硫和消除其他有害杂质作用，改善钢的铸态组织，O．2％的含量可提高抗氧化性、高温强度及蠕变强度，增加耐蚀性
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S
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改善切削性。产生热脆现象，恶化钢的质量，硫含量高，对焊接性产生不好影响
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Si
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常用的脱氧剂，有固熔强化作用，提高电阻率，降低磁滞损耗，改善磁导率，提高淬透性，抗回火性，对改善综合力学性能有利，提高弹性极限，增加自然条件下的耐蚀性。含量较高时，降低焊接性，且易导致冷脆。中碳钢和高碳钢易于在回火时产生石墨化
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Ti
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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，但化合钛却降低钢的淬透性。改善回火稳定性，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，且改善钢的焊接性
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V
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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
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W
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有二次硬化作用，使钢具有红硬性，提高耐磨性，对钢的淬透性、回火稳定性、力学性能及热强性的影响均与钼相似，稍微降低钢的抗氧化性
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Zr
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锆在钢中作用与铌、钛、钒相似，含量小时，有脱氧、净化和细化晶粒的作用，提高钢的低温韧性，消除时效现象，提高钢的冲压性能
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注：各成分的含量皆指质量分数。