浅析合金元素在钢中的作用

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1、2010年第1期河北煤炭59浅析合金元素在钢中的作用孙琦琳(冀中能源中煤河北煤炭建设第四工程处机厂，河北邢台054000)摘要：为了满足现代化工业生产需求，准确了解各种合金元素在钢中所起的作用，对在产品的设计、制造及使用过程中正确运用材料，具有一定的指导意义。关键词：碳钢；合金钢；合金元素中图分类号：TG142．33文献标识码：B文章编号：1007—1083(2010)01—0059—02AnalysisontheactionofalloyingelementinsteelSUNQi—lin强化效果。当Si％<0．6％、Mn％<1．5％时，显著1概述提高了铁

2、素体的硬度和强度，硅、锰对韧性的影响工业用钢按化学成分分为碳素钢和合金钢两大不大，铬、镍这两个元素，在适当的范围内(Cr％类。目前，碳钢是机械工程中应用最广泛的金属材<2％，Ni％<5％)，不但提高铁素体的硬度和强料。随着现代工业的不断发展，对工程材料的要求度，而且能提高其韧性。在合金结构钢中，为了获也越来越高，为了改善和提高碳钢的性能或使之获得良好的强化结果，对硅、锰、铬、镍等合金元素得某些特殊性能，在碳钢的基础上，特意地加入某要控制在一定的含量范围之内。些合金元素，便得到了多元的以铁为基的合金钢。2．2形成碳化物以下简要介绍一下合金元素在钢中所起的作用。

3、碳化物是钢中的重要组成相之一，碳化物的类型、数量、大小、形状及分布对钢的性能有很重要2合金元素对钢中基本相的影响的影响。在碳钢中，在平衡状态下，可以按碳化物铁碳合金相图是研究铁碳合金的工具，是研究(Fe，C)数量不同，分为亚共析钢、共析钢、过共碳钢和铸铁成分、温度、组织和性能之间关系的理析钢。通过热处理又可以改变珠光体中Fe片的论基础，借助铁碳合金相图我们可以了解到合金元大小，从而获得珠光体、索氏体、屈氏体等，我们素加人钢中，对基本相的影响。当合金元素加人铁还可以通过热处理进一步改变Fe3C的形态、分布，索体和渗碳体两个基本相中时，可以溶人二者之获得各种不同

4、的组织和性能。在合金钢中，碳化物中。对于与碳亲和力弱的非碳化物形成元素，如的状况显得更重要。作为碳化物形成元素，在元素镍、硅、铝、钴等，主要溶于铁素体中形成合金铁周期表中都是位于铁以左的过渡族金属，越靠左，素体；对于与碳亲和力强的碳化物形成元素，如则d层电子数越少，形成碳化物的倾向越强。锰、铬、钼、钨、钒、铌、锆、钛等，则主要与碳锰是弱碳化物形成元素，与碳亲和力比铁强，结合形成合金渗碳体或合金碳化物。溶于渗碳体中，形成合金渗碳体如(Fe·Mn)3C，2．1形成合金铁素体这种碳化物的熔点、硬度较低，稳定性也较差。实验证明，合金元素溶于铁素体中，由于与铁铬、钼、

5、钨属于中强碳化物形成元素，既能形的晶格类型和原子半径不同而造成晶格畸变；另外成合金渗碳体，如(Fe·cr)，c等，又能形成各自合金元素易于分布在位错线附近，造成柯氏气团，的特殊碳化物，如Cr7c3、CC6、MoC、WC等，降低位错的易动性，从而提高塑变抗力，产生固溶这些碳化物的熔点、硬度、耐磨性以及稳定性都比60河北煤炭2010年第1期渗碳体高。几乎所有的合金元素(除锰以外)都阻止奥钒、铌、钛是强碳化物形成元素，它们在钢氏体晶粒长大并细化晶粒，尤其是碳化物形成元素中，优先形成特殊碳化物，如VC、NiC、TiC等。钛、钒、钼、钨、铌、镐等。在元素周期表中，这它

6、们的稳定性最高，熔点、硬度、耐磨性也最高。些元素都位于铁的左侧，越远离铁，越易形成更稳定的碳化物，如TiC、VC、MoC等，这些碳化物在3合金元素对热处理和力学性能的影响加热时很难溶解，能强烈地阻碍奥氏体晶粒的长合金钢一般都是经过热处理后使用的，主要是大，所以合金钢在热处理加热时不易过热，这样有通过钢在热处理过程中的组织转变来显示合金元素利于热处理操作，可提高钢的强度和韧性。的作用的。3．5提高回火稳定性3．1对奥氏体区域位置的影响淬火钢在回火过程中抵抗硬度下降的能力称为镍、锰、碳、氮等元素，可以扩大奥氏体区回火稳定性。由于合金元素阻碍马氏体分解和碳化域，它

7、们使共析温度降低，直接影响热处理的加热物聚集长大过程，使回火的硬度降低过程变缓，从温度，所以锰钢、镍钢的淬火温度低于碳钢。并且而提高钢的回火稳定性。由于合金钢的回火稳定性还能使共析成分降低，与同样含碳量的亚共析钢相比碳钢高，要得到同样的回火硬度，合金钢的回火比，组织中的珠光体数量增加，使钢得到强化；温度比相同含碳量的碳钢要高，回火时间也长，内铬、钼、硅、钨等元素，可以缩小奥氏体区域，它应力消除的好，钢的塑性和韧性指标就高。回火温们使共析温度升高，提高了淬火温度。如铬对奥氏度相同时，合金钢的强度、硬度比碳钢要高。碳化体区域位置的影响，当Cr％>13％(含碳量趋

8、于物形成元素如铬、钼、钨、钒等，在回火过程中有零)时