钢铁材料中主要元素的作用

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1、钢铁材料中主要元素的作用元素符号对组织的影响对性能的影响AL缩小γ相区，形成γ相圈；在α铁及γ铁中的最大溶解度分别为36%及0.6%，不形成碳化物，但与氮及氧亲和力极强主要用来脱氧和细化晶粒。在渗氮钢中促使形成坚硬耐蚀的渗氮层。含量高时，赋予钢高温抗氧化及耐氧化性介质、H2S气体的腐蚀作用。固溶强化作用大。在耐热合金中，与镍形成γ’相（Ni3Al），从而提高其热强性。有促使石墨化倾向，对淬透性影响不显著As缩小γ相区，形成γ相圈，作用与磷相似，在钢中偏析严重含量不超过0.2%时，对钢的一般力学性能影响不大，但增加回火脆性敏感性B缩小γ相区，但因形成Fe2B，不形成γ相圈。在α铁及γ

2、铁中的最大溶解度分别为不大于0.008%及0.02%微量硼在晶界上阻抑铁素体晶核的形成，从而延长奥氏体的孕育期，提高钢的淬透性。但随钢中碳含量的增加，此种作用逐渐减弱以至完全消失C扩大γ相区，但因渗碳体的形成，不能无限固溶。在α铁及γ铁中的最大溶解度分别为0.02%及2.1%随含量的增加，提高钢的硬度和强度，但降低其塑性和韧性Co无限固溶于γ铁，在α铁中的溶解度为76%。非碳化物形成元素有固溶强化作用，赋予钢红硬性，改善钢的高温性能和抗氧化及耐腐蚀的能力，为超硬高速钢及高温合金的重要合金化元素。提高钢的Ms点，降低钢的淬透性Cr缩小γ相区，形成γ相圈；在α铁中无限固溶，在γ铁中的最

3、大溶解度为12.5%，中等碳化物形成元素，随铬含量的增加，可形成(Fe，Cr)3C，(Cr，Fe)7C3及(Cr，Fe)23C6等碳化物增加钢的淬透性并有二次硬化作用，提高高碳钢的耐磨性。含量超过12%时，使钢有良好的高温抗氧化性和耐氧化性介质腐蚀的作用，并增加钢的热强性。为不锈耐酸钢及耐热钢的主要合金化元素。含量高时，易发生σ相合475℃脆性Cu扩大γ相区，但不无限固溶；在α铁及γ铁中最大溶解度分别约2%或者8.5%。在724℃及700℃时，在α铁中的溶解度剧降至0.68%及0.52%当含量超过0.75%时，经固溶处理和时效后可产生时效强化作用。含量低时，其作用与镍相似，但较弱。

4、含量较高时，对热变形加工不利，如超过0.30%，在氧化气氛中加热，由于选择性氧化作用，在表面将形成一富铜层，在高温熔化并侵蚀钢表面层的晶粒边界，在热变形加工时导致高温铜脆现象。如钢中同时含有超过铜含量1/3的镍，则可避免此种铜脆的发生，如用于铸钢件则无上述弊病。在低碳低合金钢中，特别与磷同时存在时，可提高钢的抗大气腐蚀性能。Cu2%~3%在奥氏体不锈钢中可提高其对硫酸、磷酸及盐酸等的抗腐蚀性及对应力腐蚀的稳定性H扩大γ相区，在奥氏体中的溶解度远大于在铁素体中的溶解度；而在铁素体中的溶解度也随温度的下降而剧减氢使钢易产生白点等不允许有的缺陷，也是导致焊缝热影响区中发生冷裂的重要因素。

5、因此，应采取一切可能的措施降低钢中的氢含量Mn扩大γ相区，形成无限固溶体。对铁素体及奥氏体均有较强的固溶强化作用。为弱碳化物形成元素，进入渗碳体替代部分铁原子，形成合金渗碳体与硫形成熔点较高的MnS，可防止因FeS而导致的热脆现象。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机械性能，为低合金钢的重要合金化元素之一，并为无镍及少镍奥氏体钢的主要奥氏体化元素。提高钢的淬透性的作用强，但有增加晶粒粗化和回火脆性的不利倾向Mo缩小γ相区，形成γ相圈；在α铁及γ铁中的最大溶解度分别约4%及37.5%。强碳化物形成元素阻抑奥氏体到珠光体转变的能力最强，从而提高钢的淬透性

6、，并为贝氏体高强度钢的重要合金化元素之一。含量约0.5%时，能降低或抑止其他合金元素导致的回火脆性。在较高回火温度下，形成弥散分布的特殊碳化物，在二次硬化作用。提高钢的热强性和蠕变强度，含Mo2%~3%能增加耐蚀钢抗有机酸及还原性介质腐蚀的能力N扩大γ相区，但由于形成氮化铁而不能无限固溶；在α铁及γ铁中的最大溶解度分别约为0.1%及2.8%。不形成碳化物，但与钢中其他合金元素形成氮化物，如TiN，VN，AlN等有固溶强化和提高淬透性的作用，但均不太显著。由于氮化物在晶界上析出，提高晶界高温强度，从而增加钢的蠕变强度。在奥氏体钢中，可以取代一部分镍。与钢中其他元素化合，有沉淀硬化作用

7、；对钢抗腐蚀性能的影响不显著，但钢表面渗氮后，不仅增加其硬度和耐磨性能，也显著改善其抗蚀性。在低碳钢中，残余氮会导致时效脆性Nb缩小γ相区，但由于拉氏相NbFe2的形成而不形成γ相圈；在α铁及γ铁中的最大溶解度分别约为1.8%及2.0%。强碳化物及氮化物形成元素部分元素进入固溶体，固溶强化作用很强。固溶于奥氏体时，显著提高钢的淬透性；但以碳化物及氧化物微细颗粒形态存在时，却细化晶粒并降低钢的淬透性。增加钢的回火稳定性，有二次硬化作用。微量铌可以在不影响钢的塑性和韧性的