合金元素在钢中的作用

合金元素在钢中的作用

合金元素在铸造碳钢中的作用
元素        对力学性能的影响        对铸造性能的影响
碳
（C）        碳对钢的基体组织起着的作用，随着碳含量增加，抗拉强度和屈服值提高，塑性和韧性降低。按碳钢含量可将碳钢分为三类：
C＜0.25%为低碳钢，具有较高的塑性和韧性，但强度较低
C  0.25%—0.60%为中碳钢，具有良好的综合性能。
C＞0.60%为高碳钢，具有较高的强度、硬度和耐磨性，但塑性较低。        1:有利于提高钢液流动性能。
2：含碳增加增加铸钢体收缩和凝固收缩。
硅
（Si）        1：硅是有益元素，能使钢液脱氧和镇静。    2：碳钢中的硅大部分溶于铁素体中，强化了基体，但因碳钢中硅含量少，且硅在铁素体中溶解度较大，故对钢力学性能影响不大        1：降低熔点。改善流动性。
2：含量在0.40%范围内时，改善热烈倾向，含量高时易形成柱状晶体，增加热烈倾向。

锰
(Mn)        锰是有益元素
1强化基体，提高钢的力学性能
2减少钢中氧含量
3减弱钢中硫的含量。        1：缩小结晶范围，提高流动性
2：增加体收缩和线收缩，增加冷、热裂倾向。
3：生成MnO与SiO2
磷
（P）         磷是有害杂质
磷组要以Fe3P存在，Fe3P与Fe形成低熔点共晶体沿晶界析出，减低钢的塑性和韧性。虽磷也可溶于铁素体中起强化作用，提高钢的强度和硬度，但随着钢中碳、硅含量的增加，磷的溶解度将显著降低，其有害影响就越明显。此外，磷容易发生偏析。        1:有利于提高钢液流动性能。
2：增加冷热裂倾向
硫
（S）        硫是有害杂质
硫主要以FeS存在，形成Fe—FeS—FeO的低熔点共晶体聚集于晶界上，使钢呈热脆性，显著地恶化力学性能。        1：生成MnS、Al2S3,降低流动性。
2：增加热烈倾向。



合金元素在钢中的作用及影响

元素        作用        影响
锰
（Mn）        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。        1:缩小结晶范围，提高流动性。
2：增加体收缩和线收缩，增加冷热裂倾向。
3：生成MnO与SiO2作用易形成化学粘砂。
硅
（Si）        1：强化铁素体，提高钢的强度和硬度。
2：降低钢的临界冷却速度，提高淬透性。
3：提高钢在氧化性腐蚀介质中的耐蚀性，提高钢的耐热性。
4：磁钢中的主要合金元素。        1：降低熔点，改善流动性，中碳钢含Si由0.25%增至0.45%时，由于良好的脱氧作用，流动性有明显改变。
2：含量在0.40%范围内时，改善热烈倾向，含量高时，易形成柱状晶，增加热烈倾向。


铬
（Cr）        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，提高淬透性。
3：提高钢的耐热性，是耐热钢的主要元素
4：在高合金范围内，使钢具有对强氧化性酸类等腐蚀介质的耐腐能力。        1：生成夹杂物，生成氧化膜，使钢液变稠，降低流动性，高Cr钢铸件易形成皱纹及冷隔。
2：增加体收缩量，增大缩孔倾向。
3：减小导热性，增大热烈倾向。
钼
（Mo）        1：强化铁素体，提高钢的强度和硬度。
2：降低钢的临界冷却速度，提高淬透性。
3：提高钢的耐热性和高温强度，是热强钢中的重要合金元素。        1：低合金范围内降低流动性。
2：略增加缩孔倾向。
3：含量在1%以下时，生成MoS在晶界上析出，降低导热性，并增大收缩，增大冷热裂倾向。
4：含量高时提高高温强度，改善热烈倾向。
钒
（V）


        1:在低含量（0.05%—0.10%）时，细化晶粒。提高韧性。
2：在较高含量（≥0.20%）时，形成V4C3碳化物，提高钢的热强性。        1：含量0.25%—1.0%时，生成氧化膜，略降低流动性。
2：提高高温强度，略改善热裂倾向。

镍
（Ni）

        1：提高钢的强度，而不降低其塑性。
2：降低钢的临界冷却速度，提高淬透性。
3：改善钢的低温韧性。
4：扩大奥氏体区，时奥氏体化的有效元素。
5：本身具有一定耐蚀性，对一些还原性酸类（硫酸、盐酸）有良好的耐蚀能力。        1：改善流动性
2：易生成枝晶，增大热烈倾向。
铝
（Al）
        1：炼钢中起良好的脱氧作用。
2：细化钢的晶粒，提高钢的强度
3：提高钢的抗氧化性能，提高不锈钢对强氧化性酸类的耐蚀能力。

        1：作脱氧剂加入时，含量小于0.15%，有良好的脱氧作用，改善流动性。
2：作合金元素加入时，形成Al2O3和Al2S2夹渣和氧化膜，降低流动性。
3：增大收缩，增大热烈倾向。

钛
（Ti）
铌
（Nb）        1:细化晶粒。
2：在不锈钢中改善抗晶间腐蚀性能        1：Ti显著降低流动性

铜
（Cu）

        1：强化铁素体（Cu＜1.5%）
2：产生析出强化作用（Cu＞3.0%）
3：提高钢的耐腐蚀性（特别对硫酸）性能        1：降低熔点，缩小结晶范围，改善流动性。
2：大约含量＞1%时，易于自由析出，增加热烈倾向，加Si、Mn可提高Cu在钢液中的溶解度。
钨
（W）
        1：细化钢的晶粒
2：提高钢的淬透性
3：生成高热稳定碳化物和氮化物（W2C9  W2N）,提高钢的热强性。