论铁碳合金组成成份对其性能的影响

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1、论铁碳合金组成成份对其性能的影响钢铁是现代工业中应用最广泛的材料，其基本组成元素是铁和碳，故称为铁碳合金。普通碳钢和铸铁就属于铁碳合金的范畴，而合金钢则是有意加入一些合金元素的铁碳合金，所以其主要组成元素除铁和碳外，还有其它次要元素如硅、锰、磷、硫、铬、钼、钨、铝、铜、钛、钒、镍、镁、钒、硼、氮，还有稀土等等，它们对铁碳合金性能的影响程度大多与其在合金中的质量分数成正比，也就是说碳元素的影响最大，其它次之，下面分述之：一.碳对铁碳合金性能的影响合金材料的性能包括使用性能和工艺性能。使用性能是指金属材料在使用过程中应具备的性能，它包括力学性能（强度、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳强度等）、物理性能（

2、密度、熔点、热膨胀性、导热性、导电性等）和化学性能（耐蚀性、抗氧化性等）。工艺性能是金属材料从冶炼到成品的生产过程中，适应各种加工工艺（如：冶炼、铸造、冷热压力加工、焊接、切削加工、热处理等）应具备的性能。这里着重介绍随着碳在铁碳合金中的质量分数（即含碳量）从0~6.69%的提高，铁碳合金的力学性能不断发生的质的飞跃，其阶段性名称是：0~0.0218%工业纯铁→0.0218%~0.77%亚共析钢（0.0218%~0.25%低碳钢→0.25%~0.60%中碳钢→0.60%~0.77%高碳钢）→0.77%共析钢→0.77%→2.11%过共析钢→2.11%~4.3%亚共晶白口铸铁→4.3%共晶白口铸

3、铁→4.3%~6.69%过共晶白口铸铁。这个过程中铁碳合金的含碳量与力学性能之间的关系如下：1.硬度：随含碳量增加，硬度不断升高。2.强度：在0.9%以下，强度随含碳量增加而不断上升。3.塑性和韧性：随含碳量增加，塑性和韧性不断下降。4.含碳量在2.11%以上的白口铸铁性能硬脆,难以加工,因此在机械工业中应用不多。二.其它元素对铁碳合金性能的影响由于全面论述其它元素对铁碳合金性能的影响篇数太大，这里仅以钢为例述说其它元素对其综合性能的影响：1.硫；是钢中的有害杂物，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.磷；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

4、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。  3.锰；能提高钢的强度，能消弱和消除硫的不良影响，并能提高钢的淬透性，含锰量很高的高合金钢（高锰钢）具有良好的耐磨性和其它的物理性能。  4.硅；它可以提高钢的硬度，但是可塑性和韧性下降，电工用的钢中含有一定量的硅，能改善软磁性能。 5.钨；能提高钢的红硬性和热强性，并能提高钢的耐磨性。  6.铬；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。 7.钒；能细化钢的晶粒组织，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；反之，

5、当它在碳化物形态存在时，就会降低它的淬透性。 8.钼；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。9.钛；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。 10.镍；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。11.硼；当钢中含有微量的（ 0.001 ％－ 0.005 ％）硼时，钢的淬透性可以成倍的提高。 12.铝；能细化钢的晶粒组织，阻抑低碳钢的时效．提高钢在低温下的韧性，还能提高钢的抗氧化性，提高钢的耐磨性和疲劳强度等。 13.铜；它的突出作用是改善普通低合金钢的抗大气腐蚀性能

6、，特别是和磷配合使用时更为明显。 温瑞雪2009-12-17