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各类合金元素对不锈钢性能的影响

各类合金元素对不锈钢性能的影响
各类合金元素对不锈钢性能的影响

各类合金元素对不锈钢性能的影响

. 镍元素对不锈钢的影响

镍是的主要合金元素,其主要作用是稳定奥氏体, 使钢获得完全奥氏体组织, 从而使钢具有良好的强度和塑性,韧性的配合, 并具有优良的冷,热加工性和冷形成性以及焊接, 低温与无磁等性能,同时提高奥氏体不锈钢的热力学稳定性, 使之不仅比相同铬,钼含量的铁素体, 马氏体等类不锈钢肯有更好的不锈性和耐氧化性介质的性能, 而且于表面膜稳定性的提高, 从而使钢还具有更加优异的耐一些还原性介质的性能。

1. 镍对组织的影响

镍是强烈稳定奥氏体且扩大奥氏体相区的元素, 为了获得单一的奥氏体组织当钢中含有0.1%碳和18%铬时所需的最低镍含量约为8%,这便是最著名18-8 铬镍奥氏体不

锈钢的基本成分,奥氏体不锈钢中, 随着镍含量的增加, 残余的铁素体可完全消除,并显著降低C相形成的倾向;同时马氏体转变温度降低,甚至可不出现入一M相变,但是镍含量的增加会降低碳在奥氏体不锈钢中的溶解度,从而使碳化物析出倾向增强。

2. 镍对性能的影响镍对奥氏体不锈钢特别是对铬镍奥氏体不锈钢力学性能的影响主要是由镍对奥氏体稳定性的影响来决定,在钢中可能发生马氏体转变的镍含量范围内,随着镍含量的增加,钢的强度降低,塑性提高,具有稳定奥氏体组织的铬镍奥氏体不锈钢韧性(包括极低温韧性)非常优良,因而可作为低温钢使用,这是众所周知的, 对于具有

稳定奥氏体组织的铬锰奥氏体不锈钢, 镍的加入可进一步改善其韧性. 镍还可显著降低奥氏体不锈钢的冷加工硬化倾向, 这主要是由于奥氏体稳定性增大, 减少以至消除了冷加工过程中的马氏体转变, 同时对奥氏体本身的冷加工硬化作用不太明显, 不锈钢冷加工硬化倾向的影响, 镍降低奥氏体不锈钢冷加工硬化速率,与降低钢的室温及低温强度,提高塑性的作用,决定了镍含量的提高有利于奥氏体不锈的冷加工成形性能,提高镍含量还可减少以至消除18-8 和17-14-2 型铬镍奥氏体不锈钢中的S铁素体,从而提高其热加工性能,但是,S铁素体的减少对这些钢种的可焊接性不利会增大焊接热裂纹丝倾向, 此外, 镍还可显著提高铬锰氮(铬锰镍氮)奥氏体不锈钢的热加工性能,从而显著提高

钢的成材率。

在奥氏体不锈钢中,镍的加入以及随着镍含量的提高, 导致钢的热力学稳定性增加, 因此奥氏体不锈钢具有更好的不锈性和耐氧化性介质的性能, 且随着镍

含量增加,耐还原性介质的性能进一步得到改善. 值得指出,镍还是提高奥氏体不锈耐许多介质穿晶型应力腐蚀的唯一重要元素。

在各种酸介质中镍对奥氏体不锈钢耐蚀性能的影响, 需要指出, 在高温高压水中的一些条件下, 镍含量的提高导致钢和合金的晶间型应力腐蚀敏感性增加, 但是这种不利作用会由于钢及合金中铬含量的提高而获得减轻或受到抑制. 随奥氏体不锈钢中镍含量的提高, 其产生晶间腐蚀的临界碳含量降低, 即钢的晶间腐蚀敏感性增加,至于对奥氏体不锈钢耐点腐蚀及缝隙腐蚀的性能, 镍的作用并不

显著, 此外, 镍还提高奥氏体不锈钢的高温抗氧化性能,这主要与镍改善了铬的氧化膜的成分, 结构和性能降低,并且镍含量越高越有害,这主要是由于钢中晶界处低熔点硫化镍所致。

无论是HK40 还是HP45, 基体中都固溶了大量的N i, 形成置换固溶体。N i 比Fe 的原子直径小[3] , 使得Fe-N i 置换固溶体的间隙变小, 从而使溶碳量降低。由于HP45的含N i量比HK40的大,这一方面增强了固溶强化效果,另一方面使Fe-N i 置换固溶体间隙变小, 溶碳量降低, 使共晶碳化物的数量增多,析出的二次碳化物也增多,因此,HP45镍元素在不锈钢中的作用的高温持久强度高于HK40 镍的性质镍是一种银白色的铁磁性金属。密度8.9克/厘米3,熔点1455C。古代埃及、中国和巴比伦人都曾用含镍量很高的陨铁作器物。可以说,镍是既“古老”又“年轻”的金属。镍具有磁性,是许多磁性材料的主要组成成分。镍还具有良好的抗氧化性,在空气中,镍表面形成NiO薄膜,可阻止进一步氧化。实验证明:纯度为99%的镍,20年内不会发生锈痕。镍的抗腐蚀能力很强,尤其是对苛性碱的抗蚀能力强,在50%的沸腾苛性钠溶液中镍每年的腐蚀速度不超过25 微米。镍的强度和塑性也很好,可承受各种压力加工。

目前,镍原料主要是镍的硫化矿,其次是氧化矿。另外,存在于海底的锰结核也将成为提镍的重要资源。镍的用途镍大量用来制造各种类型的不锈钢、软磁合金和合金结构钢。镍和铬、铜、铝、钴等元素可组成耐热合金、电工合金和耐蚀合金等。镍铬合金(如Ni-Cr20 )有高的耐热性和大的电阻,用它做的热电体

(电阻丝),可用作电炉、电烙铁、电熨斗等的电热元件,可在1100C下长期工作;Ni-Cr9 和Ni-Cr10 虽然耐热性略差,但电阻大,电阻温度系数小,热电势大,是热电偶的好材料。镍基耐热合金主要作涡轮发动机涡轮盘、燃烧室和涡轮叶片

等。著名的“蒙乃尔”合金是含铜、铁和锰的耐蚀镍合金,强度高,塑性好,耐腐蚀,成为电器、海轮和医疗器械制造业的重要材料。镍硅合金常制成线、带、棒用于电子管和电真空仪器中。镍铁、镍钴合金是良好的磁性材料。此外,镍是镍——镉、镍——氢电池的主要材料。镍都——金川金川位于古丝绸之路——甘肃省河西走廊中部。金川矿床是一个特大型的多金属共生硫化镍矿床,储量居世界同类矿床的第二位,铜、钴和伴生的铂族以及贵金属如钯、铂、锇、铱、钌、铑、金、银等的储量均居全国之首。矿石中镍和铜的品位都较高。镍的产量占全国的88%。金川已成为中外闻名的镍、钴生产基地和铂族贵金属提炼中心。它所在的金昌市也由荒僻的小乡村已发展成为别具风姿的现代化工业城市。加拿大的镍产量位于北美洲北部的加拿大,镍资源很丰富,1994 年已探明的金属储量约620 万吨左右,居世界前列。主要分布萨德伯里、纳尔逊河中游和林累克。采矿业和冶金业很发达,镍的开采量和出口量均居世界前列,镍冶炼也居世界前列。贸易对象是美国、英国、日本、德国等。加拿大的水力资源丰富,全国四分之三的电能是靠水力发电,这为发展有色金属工业创造了良好条件。产镍国之一——古巴古巴的镍资源十分丰富,储量1 800万吨居世界第一。

镍矿床主要分布在奥尔金省北部约150 公里长的山区,那里有极丰富的红土矿层。矿层中不但含镍,钴、铬、铝、锰、铁的含量也较高。目前,古巴主要开采镍钴矿。其特点是含量均匀而且品位较高,富矿含镍 1.3%,一般矿石含镍也

达1%;另外矿层靠近地面,具有露天开采的优越条件。莫阿和尼卡罗炼镍厂是古巴的两家老厂,另外还兴建了两座年产能力约有3万吨的炼镍厂。古巴是世界最大的镍生产国和出口国之一。新的正畸合金——中国钛镍北京有色研究总院研制成功一种钛镍合金,具有超弹性和形状记忆交应,是理想的正畸材料。1984 年,美国生物力学专家在测试了这种丝材的性能后,命名为“中国钛镍”;1985 年在国际牙科材料学术会议上,确认中国钛镍丝达到了国际先进水平。畸齿矫形是利用金属的回弹特性来实现的。一般金属材料做的矫正器,由于弯曲后易产生永久变形,需要经常调整,因此复诊次数多,疗效差和疗程长。中国钛镍,在屈服点测量时,回弹性为不锈钢丝的4.8 倍,为美国矫形材料Nitinal 合金丝的1.6-1.97 倍。卸载后,能保持一个几乎恒定不变的作用力镍的性质镍是一种银白色的铁磁性金属。密度8.9克/厘米3,熔点1455E。古代埃及、中国和巴比伦人都曾用含镍量很高的陨铁作器物。可以说,镍是既“古老”又“年轻”的金

属。镍具有磁性,是许多磁性材料的主要组成成分。镍还具有良好的抗氧化性, 在空气中,

镍表面形成NiO薄膜,可阻止进一步氧化。实验证明:纯度为99%勺镍, 20 年内不会发生锈痕。镍的抗腐蚀能力很强,尤其是对苛性碱的抗蚀能力强,在50%的沸腾苛性钠溶液中镍每年的腐蚀速度不超过25 微米。镍的强度和塑性也很好,可承受各种压力加工。

目前,镍原料主要是镍的硫化矿,其次是氧化矿。另外,存在于海底的锰结核也将成为提镍的重要资源。镍的用途镍大量用来制造各种类型的不锈钢、软磁合金和合金结构钢。镍和铬、铜、铝、钴等元素可组成耐热合金、电工合金和耐蚀合金等。镍铬合金(如Ni-Cr20 )有高的耐热性和大的电阻,用它做的热电体

(电阻丝),可用作电炉、电烙铁、电熨斗等的电热元件,可在1100C下长期工作;Ni-Cr9和Ni-Cr10虽然耐热性略差,但电阻大,电阻温度系数小,热电势大,是热电偶的好材料。镍基耐热合金主要作涡轮发动机涡轮盘、燃烧室和涡轮叶片等。著名的“蒙乃尔”合金是含铜、铁和锰的耐蚀镍合金,强度高,塑性好,耐腐蚀,成为电器、海轮和医疗器械制造业的重要材料。镍硅合金常制成线、带、棒用于电子管和电真空仪器中。镍铁、镍钴合金是良好的磁性材料。

此外,镍是镍——镉、镍——氢电池的主要材料。镍都——金川金川位于古丝绸之路——甘肃省河西走廊中部。金川矿床是一个特大型的多金属共生硫化镍矿床,储量居世界同类矿床的第二位,铜、钴和伴生的铂族以及贵金属如钯、铂、锇、铱、钌、铑、金、银等的储量均居全国之首。矿石中镍和铜的品位都较高。镍的产量占全国的88%。金川已成为中外闻名的镍、钴生产基地和铂族贵金属提炼中心。它所在的金昌市也由荒僻的小乡村已发展成为别具风姿的现代化工业城市。加拿大的镍产量位于北美洲北部的加拿大,镍资源很丰富,1994 年已探明的金属储量约620万吨左右,居世界前列。主要分布萨德伯里、纳尔逊河中游和林累克。采矿业和冶金业很发达,镍的开采量和出口量均居世界前列,镍冶炼也居世界前列。贸易对象是美国、英国、日本、德国等。加拿大的水力资源丰富,全国四分之三的电能是靠水力发电,这为发展有色金属工业创造了良好条件。产镍国之一—古巴古巴的镍资源十分丰富,储量1800 万吨居世界第一。镍矿床主要分布在奥尔金省北部约150公里长的山区,那里有极丰富的红土矿层。矿层中不但含镍,钴、铬、铝、锰、铁的含量也较高。目前,古巴主要开采镍钴矿。其特点是含量均匀而且品位较高,富矿含镍1.3%,一般矿石含镍也达1%;另外矿层靠近地面,具有露天开采的优越条件。莫阿和尼卡罗炼镍厂是古巴的两家老厂,另外还兴建了两座年产能力约有3 万吨的炼镍厂。古巴是世界最大的镍生产国和出口国之一。新的正

畸合金——中国钛镍北京有色研究总院研制成功一种钛镍合金,具有超弹性和形状记忆交应,是理想的正畸材料。

1984 年,美国生物力学专家在测试了这种丝材的性能后,命名为“中国钛镍”;1985 年在国际牙科材料学术会议上,确认中国钛镍丝达到了国际先进水平。畸齿矫形是利用金属的回弹特性来实现的。一般金属材料做的矫正器,由于弯曲后易产生永久变形,需要经常调整,因此复诊次数多,疗效差和疗程长。中国钛镍,在屈服点测量时,回弹性为不锈钢丝的4.8 倍,为美国矫形材料Nitinal 合金丝的1.6-1.97 倍。卸载后,能保持一个几乎恒定不变的作用力。

镍在不锈钢中的作用

镍在不锈钢中的主要作用在于它改变了钢的晶体结构。在不锈钢中增加镍的一个主要原因就是形成奥氏体晶体结构,从而改善诸如可塑性、可焊接性和韧性等不锈钢的属性,所以镍被称为奥氏体形成元素。普通碳钢的晶体结构称为铁氧体,呈体心立方(BCC)结构,加入镍,促使晶体结构从体心立方(BCC)结构转变为面心立方(FCC)结构,这种结构被称为奥氏体。然而,镍并不是唯一具有此种性质的元素。常见的奥氏体形成元素有:镍、碳、氮、锰、铜。这些元素在形成奥氏体方面的相对重要性对于预测不锈钢的晶体结构具有重要意义。目前,人们已经研究出很多公式来表述奥氏体形成元素的相对重要性,最著名的是下面的公式:

奥氏体形成能力=Ni%+30C%+30N%+0.5Mn%+0.25Cu% 从这个等式可以看出:碳是一种较强的奥氏体形成元素,其形成奥氏体的能力是镍的30 倍,但是它不能被添加到耐腐蚀的不锈钢中,因为在焊接后它会造

成敏化腐蚀和随后的晶间腐蚀问题。氮元素形成奥氏体的能力也是镍的30 倍,但是它是气体,想要不造成多孔性的问题,只能在不锈钢中添加数量有限的氮。添加锰和铜会造成炼钢过程中耐火生命减少和焊接的问题。

从镍等式中可以看出,添加锰对于形成奥氏体并不非常有效,但是添加锰可以使更多的氮溶解到不锈钢中,而氮正是一种非常强的奥氏体形成元素。在200 系列的不锈钢中,正是用足够的锰和氮来代替镍形成100%的奥氏体结构,镍的

含量越低,所需要加入的锰和氮数量就越高。例如在201 型不锈钢中,只含有4.5%的镍,同时含有0.25%的氮。由镍等式可知这些氮在形成奥氏体的能力上相当于7.5%的

镍,所以同样可以形成100%奥氏体结构。这也是200 系列不锈钢的形成原理。在有些

不符合标准的200系列不锈钢中,由于不能加入足够数量的锰和氮,为了形成100%的奥氏体结构,人为的减少了铬的加入量,这必然导致了不锈钢抗腐蚀能力的下降。

在不锈钢中,有两种相反的力量同时作用:铁素体形成元素不断形成铁素体,奥氏体形成元素不断形成奥氏体。最终的晶体结构取决于两类添加元素的相对数量。铬是一

种铁素体形成元素,所以铬在不锈钢晶体结构的形成上和奥氏体形成元素之间是一种竞

争关系。因为铁和铬都是铁素体形成元素,所以400 系列不锈钢是完全铁素体不锈钢,具有磁性。在把奥氏体形成元素- 镍加入到铁- 铬不锈钢的过程中,随着镍成分增加,形成的奥氏体也会逐渐增加,直至所有的铁素体结构都被转变为奥氏体结构,

这样就形成了300 系列不锈钢。如果仅添加一半数量的镍,就会形成50%的铁素体和50%的奥氏体,这种结构被称为双相不锈钢。400系列不锈钢是一种铁、碳合铬的合金。这种不锈钢具有马氏体结构和铁元素,因此具有正常的磁特性。400 系列不锈钢具有很强的抗高温氧化能力,而且与碳钢相比,其物理特性和机械特性都有进一步的改善。大

多数400 系列不锈钢都可以进行热处理。

300系列不锈钢是一种含有铁、碳、镍和铬的合金材料,一种无磁性不锈钢材料,比400 系列不锈钢具有更好的可锻特性。由于300系列不锈钢的奥氏体结构,因此它在许多环境中具有很强的抗腐蚀性能,具有很好的抗金属超应力引起的腐蚀所造成的断裂的

性能,而且其材料特性不受热处理的影响。

二.铬元素对不锈钢的影响

铬的影响: 铬是奥氏体不锈钢中最主要的合金元素, 奥氏体不锈钢的不锈性和耐

蚀性的获得主要是由于在会质作用下, 铬促进了钢的钝化并使钢保持稳定钝态的结果.1 铬对组织的影响:在奥氏体不锈钢中, 铬是强烈形成并稳定铁体的元素,缩小奥氏体区,随着钢中含量增加,奥氏体不锈钢中可出现铁素体(S)组织, 研究表明,在铬镍奥氏体不锈钢中,当碳含量为0.1%,铬含量为18%时,为获得稳定的单一奥氏体组织, 所需镍含量最低, 约为8%,就这一点而言, 常用的18Cr—8Ni 型铬镍奥氏体不锈钢是含铬, 镍量配比最为适宜的一种. 有奥氏体不锈钢中, 随着铬含量的增加,一些金属间相(比如S相)的形成倾向增大,当钢中含有钼时,铬含含量会增加还会X相等的形成,如前所述,6 , X相的析出不仅显著降低钢的塑性和韧性, 而且在一些条件下还降低钢的耐蚀性, 奥氏体不锈钢中铬含量的提高可使马氏体转烃温度(Ms)

下降,从而提高奥氏体基体的稳定性.因此高铬(比如超过20%)奥氏体不锈钢即使经过冷

加工和低温处理也很难获得马氏体组织.. 铬是

强碳化物形成元素,在奥氏体不锈钢中也不例外,奥氏体不锈钢中常见的铬碳化物有Cr23C6;当钢中含有钼或铬时,还可见到期Cr6C等碳化物,它们的形成在某些条件下对钢的性能会产生重要影响.2 铬对性能的影响:一般来主,只要奥氏体不锈钢保持完全奥氏体组织而没有S铁素体等的形成,仅提高钢中铬含量不会对

力学性能有显著影响,铬对奥氏体不锈钢性能影响最大的是耐蚀性,主要表现为: 铬提高钢的耐氧化性介质和酸性氯化物介质的性能; 在镍以及钼和铜复合作用下铬提高钢耐一些还原性介质,有机酸,尿素和碱介质的性能; 铬还提高钢耐局部腐蚀,比如晶间腐蚀.点腐蚀,缝隙腐蚀以及某此条件下应力体育馆的性能.. 对奥氏体不锈钢晶间体育馆敏感性影响最大的因素是钢中碳含量,其他元素对晶间体育馆的作用主要视其对碳化物的溶解和沉淀行为的影响而定,在奥氏体不锈钢中,铬能增大碳的溶解度而降低铬的贫化度,因而提高铬含量对奥氏体不锈钢的耐晶间腐蚀是有益,铬非常有效地改善奥氏体不锈钢的耐点腐蚀及缝隙腐蚀性能,当钢中同时有钼或钼及氮存在时,铬的这种有效性大加强,虽然根据研究钼的耐点体育馆及缝隙腐蚀的能力为铬的话倍左右,氮为铬的30 倍,但是大量研究,奥氏体不锈钢中如果没有铬或者铬含量较

低,钼及氮的耐点腐蚀与缝隙腐蚀作用便会

丧失或不够显著

铬对奥氏体不锈钢的耐应力腐蚀性能的作用, 随实验介质条件及实际使用

环境而异,在MgCI2沸腾溶液中,铬的作用一般是有害的,但是在含Cl-和氧的水介质, 高温高压水以及点腐蚀为起源的应力腐蚀条件下, 提高钢中铬含量则对耐应力腐蚀有利,同时,铬还可防止奥氏体不锈钢及合金中由于镍含量提高而容易出现的晶间型应力腐蚀的倾向,对开苛性(NqOH应力腐蚀,铬的作用也是有益的铬除对负数氏体不锈钢耐蚀性有重要影响外, 还能显著提高该类钢的抗氧化, 抗硫化和抗融盐腐蚀等性能. 三.锰Mn 元素在不锈钢中的作用

对不锈钢的显微组织及热处理的作用1.锰是良好的脱氧剂和脱硫剂,工业用钢中一般均含有一定量的锰

2.锰固溶于铁素体和奥氏体中,扩大奥氏体区,使临界温度A4点升高,A3 点降低,当锰含量超过12%时,上临界点降至室温以下,使钢在室温时形成单一奥氏体组织。

C、Mn、Si、S、P、Cr、Mo元素对钢的影响

铬(Cr) 铬能增加钢的淬透性并有二次硬化作用。可提高高碳钢的硬度和耐磨性而不使钢变脆;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。还增加钢的热强性,铬为不锈耐酸钢及耐热钢的主要合金元素。 铬能提高碳素钢轧制状态的强度和硬度。降低伸长率和断面收缩率。当铬含量超过15%时,强度和硬度将下降,伸长率和断面收缩率则相应地有所提高。含铬钢的零件经研磨容易获得较高的表面加工质量。 铬在调质结构钢中的主要作用是提高淬透性。使钢经淬火回火后具有较好的综合力学性能,在渗碳钢中还可以形成含铬的碳化物,从而提高材料表面的耐磨性。 含铬的弹簧钢在热处理时不易脱碳。铬能提高工具钢的耐磨性、硬度和红硬性。有良好的回火稳定性。在电热合金中,铬能提高合金的抗氧化性、电阻和强度。 (1) 对钢的显做组织及热处理的作用 A、铬与铁形成连续固溶体,缩小奥氏体相区城。铬与碳形成多种碳化物,与碳的亲和力大于铁和锰而低于钨、钼等.铬与铁可形成金属间化合物σ相(FeCr) B、铬使珠光体中碳的浓度及奥氏体中碳的极限溶解度减少 C、减缓奥氏体的分解速度,显著提高钢的淬透性.但亦增加钢的回火脆性倾向 (2)对钢的力学性能的作用 A、提高钢的强度和硬度.时加入其他合金元素时,效果较显著 B、显著提高钢的脆性转变温度 C、在含铬量高的Fe-Cr合金中,若有σ相析出,冲击韧性急剧下降 (3)对钢的物理、化学及工艺性能的作用 A、提高钢的耐磨性,经研磨,易获得较高的表面光洁度 B、降低钢的电导率,降低电阻温度系数 C、提高钢的矫顽力和剩余磁感.广泛用于制造永磁钢 D、铬促使钢的表面形成钝化膜,当有一定含量的铭时,显著提高钢的耐腐蚀性能(特别是硝酸)。若有铬的碳化物析出时,使钢的耐腐蚀性能下降 E、提高钢的抗氧化性能 F、铬钢中易形成树枝状偏析,降低钢的塑性

压铸铝合金中各元素的作用和影响

?压铸铝合金中各元素的作用和影响 ?发布时间:2009-11-9 16:57:02 来源:互联网文字【大中小】 ?(一)日本ADC12 牌号合金 (二)压铸铝合金中各元素的作用和影响 1. 硅(Si) 硅是大多数压铸铝合金的主要元素。它能改善合金的铸造性能。硅与铝能组成固溶体。在577℃时,硅在铝中的溶解度为1.65%,室温时为0.2%、含硅量至11.7%时,硅与铝形成共晶体。提高合金的高温造型性,减少收缩率,无热裂倾向。二元铝基合金有高的耐蚀性。当合金中含硅量超过共晶成分,而铜、铁等杂质又多时,即出现游离硅的硬质点,使切削加工困难,高硅铝合金对铸件坩埚的熔蚀作用严重。 2. 铜(Cu) 铜和铝组成固溶体,当温度在548℃时,铜在铝中的溶解度应为5.65%,室温时降至0.1%左右,增加含铜量,能提高合金的流动性,抗拉强度和硬度,但降低了耐蚀性和塑性,热裂倾向增大。 3. 镁(Mg) 在高硅铝合金中加入少量(约0.2~0.3%)的镁,可提高强度和屈服极限,提高了合金的切削加工性。含镁8%的铝合金具有优良的耐蚀性,但其铸造性能差,在高温下的强度和塑性都低,冷却时收缩大,故易产生热裂和形成疏松。 4. 锌(Zn) 锌在铝合金中能提高流动性,增加热脆性,降低耐蚀性,故应控制锌的含量在规定范围中。至于含锌量很高的ZL401 铝合金却具有较好的铸造性能和机械性能,切削加工也比较好。 5. 铁(Fe) 在所有铝合金中都含有害杂质。因铝合金中含铁量太高时,铁以FeAl3、Fe2Al7和Al-Si-Fe 的片状或针状组织存在于合金中,降低机械性能,这种组织还会使合金的流动性减低,热裂性增大,

元素对合金的影响

元素对合金的影响 元素对合金的影响 主要合金元素 合金钢的主要合金元素有硅、锰、铬、镍、钼、钨、钒、钛、铌、锆、钴、铝、铜、硼、稀土等。其中钒、钛、铌、锆等在钢中是强碳化物形成元素,只要有足够的碳,在适当条件下,就能形成各自的碳化物,当缺碳或在高温条件下,则以原子状态进入固溶体中;锰、铬、钨、钼为碳化物形成元素,其中一部分以原子状态进入固溶体中,另一部分形成置换式合金渗碳体;铝、铜、镍、钴、硅等是不形成碳化物元素,一般以原子状态存在于固溶体中。 [编辑本段]合金钢的分类 一般分类 合金钢种类很多,通常按合金元素含量多少分为低合金钢(含量<5%),中合金钢(含量5%~10%),高合金钢(含量>10%);按质量分为优质合金钢、特质合金钢;按特性和用途又分为合金结构钢、不锈钢、耐酸钢、耐磨钢、耐热钢、合金工具钢、滚动轴承钢、合金弹簧钢和特殊性能钢(如软磁钢、永磁钢、无磁钢)等。在钢中除含铁、碳和少量不可避免的硅、锰、磷、硫元素以外,还含有一定量的合金元素,钢中的合金元素有硅、锰、钼、镍、硌、矾、钛、铌、硼、铅、稀土等其中的一种或几种,这种钢叫合金钢。各国的合金钢系统,随各自的资源情况、生产和使用条件不同而不同,国外以往曾发展镍、硌钢系统,我国则发现以硅、锰、钒、钛、铌、硼、铅、稀土为主的合金钢系统合金钢在钢的总产量中约占百分之十几,一般是在电炉中冶炼的按用途可以把合金钢分为8大类,它们是:合金结构钢、弹簧钢、轴承钢、合金工具钢、高速工具钢、不锈钢、耐热不起皮钢,电工用硅钢。调质钢1.中碳型合金钢,合金元素含量较低;2.强度较高;3.用于高温螺栓、螺母材料等。弹簧钢1含碳量比调质钢高; 2经调质处理,强度较高抗疲劳强度较高;3用于弹簧材料。滚动轴承钢1高碳型合金钢,合金含量较高;2具有高而均匀的硬度和耐磨性;3用于滚动轴承。合金工具钢量具钢1高碳型合金钢,合金元素含量较低;2具有高的硬度和耐磨性,机加工性能好,稳定性好;3用于量具材料。特殊性能钢不锈钢1低碳高合金钢;2抗腐蚀性好;3用于抗腐蚀、部分可做耐热材料。耐热钢1低碳高合金钢;2耐热性能好;3用于耐热材料、部分可做抗腐蚀材料。低温钢1低碳合金钢,根据耐低温程度合金元素有高有低;2抗低温性好;3用于低温材料(专用钢为镍钢)。 根据碳化物的倾向分类

钢材中各元素对性能性的影响

钢材中各元素对性能性的影响 1、碳(C):钢中含碳量增加,屈服点和抗拉强度升高,但塑性和 冲击性降低,当碳量0.23%超过时,钢的焊接性能变坏,因此 用于焊接的低合金结构钢,含碳量一般不超过0.20%。碳量高 还会降低钢的耐大气腐蚀能力,在露天料场的高碳钢就易锈蚀; 此外,碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性。 2、硅(Si):在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂,所以镇静钢 含有0.15-0.30%的硅。如果钢中含硅量超过0.50-0.60%,硅就 算合金元素。硅能显著提高钢的弹性极限,屈服点和抗拉强度, 故广泛用于作弹簧钢。在调质结构钢中加入 1.0-1.2%的硅, 强度可提高15-20%。硅和钼、钨、铬等结合,有提高抗腐蚀 性和抗氧化的作用,可制造耐热钢。含硅1-4%的低碳钢,具 有极高的导磁率,用于电器工业做矽钢片。硅量增加,会降低 钢的焊接性能。 3、锰(Mn):在炼钢过程中,锰是良好的脱氧剂和脱硫剂,一般钢 中含锰0.30-0.50%,在碳素钢中加入0.70%以上时就算“锰钢”,较一般钢量的钢不但有足够的韧性,且有较高的强度和硬度, 提高钢的淬性,改善钢的热加工性能,如16Mn钢比A3屈服点 高40%。含锰11-14%的钢有极高的耐磨性,用于挖土机铲斗,球磨机衬板等。锰量增高,减弱钢的抗腐蚀能力,降低焊接性 能。 4、磷(P):在一般情况下,磷是钢中有害元素,增加钢的冷脆性,

使焊接性能变坏,降低塑性,使冷弯性能变坏。因此通常要求 钢中含磷量小于0.045%,优质钢要求更低些。 5、硫(S):硫在通常情况下也是有害元素。使钢产生热脆性,降 低钢的延展性和韧性,在锻造和轧制时造成裂纹。硫对焊接性 能也不利,降低耐腐蚀性。所以通常要求硫含量小于0.055%,优质钢要求小于0.040%。在钢中加入0.08-0.20%的硫,可以改 善切削加工性,通常称易切削钢。 6、铬(Cr):在结构钢和工具钢中,铬能显著提高强度、硬度和耐 磨性,但同时降低塑性和韧性。铬又能提高钢的抗氧化性和耐 腐蚀性,因而是不锈钢,耐热钢的重要合金元素。 7、镍(Ni):镍能提高钢的强度,而又保持良好的塑性和韧性。镍 对酸碱有较高的耐腐蚀能力,在高温下有防锈和耐热能力。但 由于镍是较稀缺的资源,故应尽量采用其他合金元素代用镍铬 钢。 8、钼(Mo):钼能使钢的晶粒细化,提高淬透性和热强性能,在高 温时保持足够的强度和抗蠕变能力(长期在高温下受到应力,发 生变形,称蠕变)。结构钢中加入钼,能提高机械性能。还可以 抑制合金钢由于火而引起的脆性。在工具钢中可提高红性。9、钛(Ti):钛是钢中强脱氧剂。它能使钢的内部组织致密,细化 晶粒力;降低时效敏感性和冷脆性。改善焊接性能。在铬18 镍9奥氏体不锈钢中加入适当的钛,可避免晶间腐蚀。 10、钒(V):钒是钢的优良脱氧剂。钢中加0.5%的钒可细化组织晶

各元素对钢材的影响

( a )碳;含碳量越高,刚的硬度就越高,但是它的可塑性和韧性就越差. ( b )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. ( c )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. ( d )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. ( e)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. ( f)钨;能提高钢的红硬性和热强性,并能提高钢的耐磨性. 冷镦钢成型用钢,冷镦是在室温下采用一次或多次冲击加载,广泛用于生产螺钉,销钉,螺母等标准件.冷镦 工艺可节省原料,降成本,而且通过冷作硬化提高工作的抗拉强度,改善性能,冷镦用钢必须其有良好的冷 顶锻性能,钢中S和P等杂质含量减少,对钢材的表面质量要求严格,经常采用优质碳钢,若钢的含碳钢大 于0.25%,应进行球化退火热处理,以改善钢的冷镦性能. 力学性能要求 1.屈服强度σs及变形抗力尺可能的小,这样可使单位变形力相应减小,以延长模具寿命。 2.钢材的冷变形性能要好,即材料应有较好的塑性,较低的硬度,能在较大的变形程度下不致引起产品开裂。3.钢材的加工硬化敏感性尽可能的低,这样不致使冷镦变形过程中的变形力太大。 二、化学成份要求冷镦钢 1.碳(C)碳是影响钢材冷塑性变形的最主要元素。含碳量越高,钢的强度越高,而塑性越低。实践证明,含碳量每提高0.1%,其屈服强度σs约提高27.4Mpa;抗拉强度σb提高58.8~78.4Mpa;而伸 长率δ则降低4.3%,断面收缩率ψ降低7.3%。由此可见,钢中含碳量对于钢材的冷塑性变形性能的 影响是很大的。在生产实际中,冷镦,冷挤用钢的含碳量大于0.25%时,要求钢材在拉拔前要进行球 化退火。对于变形程度为65%~80%的冷镦件,不经过中间退火而进行三次镦锻变形时,其含碳量不应超过0.4%。2.锰(Mn)锰在钢的冶炼中与氧化铁作用(Mn+FeO→MnO+Fe),主要是为钢脱 氧而加入。锰在钢中硫化铁作用(Mn+FeS→MnS+Fe),能减少硫对钢的有害作用。所形成的硫化锰,可改善钢的切削性能。锰使钢的抗拉强度σb和屈服强度σs有所提高,塑性有所降低,对于钢的冷塑 性变形是不利的。但是锰对变形力的影响仅为碳的1/4左右。所以,除特殊要求外,碳钢的含锰量,不宜超过0.9%。3.硅(Si)硅是钢在冶炼时脱氧剂的残余物。当钢中含硅量增加0.1%时,抗拉 强度σb提高13.7Mpa。经验表明,含硅量超过0.17%且含碳量较高时,对钢材的塑性降低有很大的影响。在钢中适当增加硅的含量,对钢材的综合力学性能,特别是弹性极限有利,还可增加钢的耐蚀性。但是钢中含硅量超过0.15%时,使钢急剧形成非金属夹杂物。高硅钢即使退火,也不会软化,降低钢 的冷塑性变形性能。因此,除了产品有高强度性能要求外,冷镦钢总是尽量要求减少硅的含量。 4.硫(S)硫是有害杂质。钢中的硫在冷镦时会使金属的结晶颗粒彼此分离引起裂纹,硫的存在还促使钢产生热脆和生锈,因此,含硫量应小于0.055%。优质钢应小于0.04%,由于硫、磷和锰的化合物能改善切削性能、冷镦螺母用钢的含硫量可放宽到0.08~0.12%,以有利于攻螺纹。但一般没有专为螺

各种元素在铝合金中的作用

各种元素在铝合金中的作用 1.合金元素影响 铜元素 铝铜合金富铝部分548时,铜在铝中的最大溶解度为 5.65%,温度降到302时,铜的溶解度为0.45%。铜是重要的合金元素,有一定的固溶强化效果,此外时效析出的CuAl2有着明显的时效强化效果。铝合金中铜含量通常在2.5% ~ 5%,铜含量在4%~6.8%时强化效果最好,所以大部分硬铝合金的含铜量处于这范围。 铝铜合金中可以含有较少的硅、镁、锰、铬、锌、铁等元素。 硅元素 Al—Si合金系富铝部分在共晶温度577时,硅在固溶体中的最大溶解度为1.65%。尽管溶解度随温度降低而减少,介这类合金一般是不能热处理强化的。铝硅合金具有极好的铸造性能和抗蚀性。 若镁和硅同时加入铝中形成铝镁硅系合金,强化相为MgSi。镁和硅的质量比为1.73:1。设计Al-Mg-Si系合金成分时,基体上按此

比例配置镁和硅的含量。有的Al-Mg-Si合金,为了提高强度,加入适量的铜,同时加入适量的铬以抵消铜对抗蚀性的不利影响。 Al-Mg2Si合金系合金平衡相图富铝部分Mg2Si 在铝中的最大溶解度为1.85%,且随温度的降低而减速小。 变形铝合金中,硅单独加入铝中只限于焊接材料,硅加入铝中亦有一定的强化作用。 镁元素 Al-Mg合金系平衡相图富铝部分尽管溶解度曲线表明,镁在铝中的溶解度随温度下降而大大地变小,但是在大部分工业用变形铝合金中,镁的含量均小于6%,而硅含量也低,这类合金是不能热处理强化的,但是可焊性良好,抗蚀性也好,并有中等强度。 镁对铝的强化是明显的,每增加1%镁,抗拉强度大约升高瞻远3 4MPa。如果加入1%以下的锰,可能补充强化作用。因此加锰后可降低镁含量,同时可降低热裂倾向,另外锰还可以使Mg5Al8化合物均匀沉淀,改善抗蚀性和焊接性能。 锰元素

合金元素对钢地性能地影响

作者:余宗森/袁泽喜/士琦/武骏 :冶金工业 出版日期:2001年8月版次: ISBN:750242726 页数:300 开本:32开包装: 本帖最近评分记录:金钱:+3(zhyj_88) 多补充资料描述文本。 顶端Posted: 2008-12-23 12:32 | 30 楼 jiaolong83 级别: 中级工程师 精华: 0 发帖: 1109 威望: 3 点 金钱: 8 机械币 贡献值: 0 点 注册时间:2007-04-06 最后登录:2011-06-15 小中大引用推荐编辑只看复制 第一篇我国钢的成分、残留痕微量元素与其常温力学性能的定量关系及国外的相关研究 1 试样的制备和成分、组织及性能的测试 2 试验数据的统计分析 3 各钢铁企业钢材的分析测试和回归结果 4 我国钢材的成分、组织与力学性能的定量关系 5 国外关于钢的成分、组织与性能定量关系的研究 第二篇钢中痕量及微量残留元素对钢其他性能的影响 6 废钢及钢中的残留元素 7 残留元素对钢性能的影响 8 钢中残留元素的去除和变害为利 参考文献 顶端Posted: 2008-12-23 12:33 | 31 楼 micholas84 级别: 学徒工 精华: 0 发帖: 2 威望: 1 点 金钱: 100 机械币 贡献值: 0 点 注册时间:2008-12-17 最后登录:2009-02-15 小中大引用推荐编辑只看复制 合金元素的作用 钢铁基础知识:合金元素在钢中的作用 1、碳(C):钢中含碳量增加,屈服点和抗拉强度升高,但塑性和冲击性降低,当碳量0.23%超过时,钢的焊接性能变坏,因此用于焊接的低合金结构钢,含碳量一般不超过0.20%。碳量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力,在露天料场的高碳钢就易锈蚀;此外,碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性。 2、硅(Si):在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂,所以镇静钢含有0.15-0. 30%的硅。如果钢中含硅量超过0.50-0.60%,硅就算合金元素。硅能显著提高钢的弹性极限,屈服点和抗拉强度,故广泛用于作弹簧钢。在调质结构钢中加入1.0-1.2%的硅,强度可提高15-20%。硅和钼、钨、铬等结合,有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用,可制造耐热钢。含硅1-4%的低碳钢,具有极高的导磁率,用于电器工业做矽钢片。硅量增加,会降低钢的焊接性能。 (1)提高钢中固溶体的强度和冷加工硬化程度使钢的韧性和塑性降低。 (2) 硅能显著地提高钢的弹性极限、屈服极限和屈强比,这是一般弹簧钢。 (3)耐腐蚀性。硅的质量分数为15%一20%的高硅铸铁,是很好的耐酸

各化学元素对钢材的影响

各化学元素对钢材的影响 1、碳(C):钢中含碳量增加,屈服点和抗拉强度升高,但塑性和冲击性降低,当碳量0.23%超过时,钢的焊接性能变坏,因此用于焊接的低合金结构钢,含碳量一般不超过0.20%。碳量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力,在露天料场的高碳钢就易锈蚀;此外,碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性。 2、硅(Si):在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂,所以镇静钢含有0.15-0.30%的硅。如果钢中含硅量超过0.50-0.60%,硅就算合金元素。硅能显著提高钢的弹性极限,屈服点和抗拉强度,故广泛用于作弹簧钢。在调质结构钢中加入1.0-1.2%的硅,强度可提高15-20%。硅和钼、钨、铬等结合,有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用,可制造耐热钢。含硅1-4%的低碳钢,具有极高的导磁率,用于电器工业做矽钢片。硅量增加,会降低钢的焊接性能。 3、锰(Mn):在炼钢过程中,锰是良好的脱氧剂和脱硫剂,一般钢中含锰0.30-0.50%。在碳素钢中加入0.70%以上时就算“锰钢”,较一般钢量的钢不但有足够的韧性,且有较高的强度和硬度,提高钢的淬性,改善钢的热加工性能,如16Mn钢比A3屈服点高40%。含锰11-14%的钢有极高的耐磨性,用于挖土机铲斗,球磨机衬板等。锰量增高,减弱钢的抗腐蚀能力,降低焊接性能。 4、磷(P):在一般情况下,磷是钢中有害元素,增加钢的冷脆性,使焊接性能变坏,降低塑性,使冷弯性能变坏。因此通常要求钢中含磷量小于0.045%,优质钢要求更低些。 5、硫(S):硫在通常情况下也是有害元素。使钢产生热脆性,降低钢的延展性和韧性,在锻造和轧制时造成裂纹。硫对焊接性能也不利,降低耐腐蚀性。所以通常要求硫含量小于0.055%,优质钢要求小于0.040%。在钢中加入0.08-0.20%的硫,可以改善切削加工性,通常称易切削钢。 6、铬(Cr):在结构钢和工具钢中,铬能显著提高强度、硬度和耐磨性,但同时降低塑性和韧性。铬又能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性,因而是不锈钢,耐热钢的重要合金元素。

合金元素在钢中的作用

第六章合金钢 合金钢的优点:高的强度和淬透性 第一节合金元素在钢中的作用 常用合金元素: 非碳化物形成元素——Co Ni Cu Si Al 碳化物形成元素——Zr Nb V Ti W Mo Cr Mn Fe 强中强弱 一、合金元素对钢中基本相的影响 1、形成合金铁素体 合金元素→溶入A →形成合金铁素体→固溶强化(Cr,Ni较好) 2、形成合金碳化物 弱碳化物形成元素形成合金渗碳体(Fe,Mn)3C 中强碳化物形成元素形成合金碳化物(Cr23C6,Fe3W3C) 强碳化物形成元素形成特殊碳化物(VC,TiC) 熔点、硬度和稳定性: 特殊碳化物> 合金碳化物> 合金渗碳体> Fe3C 二、合金元素对Fe-FeC相图的影响 合金元素对A相区影响 扩大A相区元素(Mn)——E、S点左下移 缩小A相区元素(Cr)——E、S点左上移 奥氏体钢:1Cr18Ni9 铁素体钢:1Cr17 莱氏体钢:W18Cr4V 三、合金元素对热处理的影响 1、对加热的影响 多数元素减缓A形成,阻碍晶粒长大 2、对冷却的影响 多数元素溶入A后→过冷A稳定性↑→Vc↑→淬透性↑ →Ms点↓→残余A量↑提高淬透性的意义: ①增加淬硬层深度 ②减少工件变形、开裂倾向3、对回火的影响 ①回火稳定性→抗回火软化的能力 ②产生二次硬化(析出特殊碳化物,产生弥散强化;A残→M或B下)

一、低合金高强度钢 碳素结构钢:Q195,Q215,Q235,Q255,Q275 低合金高强度钢:Q295,Q345,Q390,Q420,Q460 Q235+Me(<3%) →Q345 1、成分:~%C,合金元素2~3% 主加元素:Mn ——固溶强化 辅加元素:Ti,Cr,Nb ——弥散强化 使用状态:热轧或正火(F + P),不需最终热处理 2、性能:较高的σs ,良好的塑性韧性, 焊接性,抗蚀性,冷脆转变温度低 3、常用钢号:Q295 (09Mn2),Q345 (16Mn) 用途:工程结构——桥梁,船舶,车辆外壳、支架、压力容器 二、易切削结构钢 牌号:Y12,Y12Pb,Y30,Y 40Mn 性能:良好的切削加工性(170~240HBS,塑性低) 切削抗力小,刀具不易磨损,加工表面粗糙度低 应用:成批、大量生产时,制作性能要求不高的紧固件和小型零件 第三节合金钢的分类与牌号 一、合金钢分类 低合金钢——低合金高强度钢、易切削结构钢 合金结构钢——渗碳钢、调质钢、弹簧钢、滚动轴承钢 合金工具钢——合金工具钢、高速钢 特殊性能钢——不锈钢、耐热钢、耐磨钢 二、合金钢牌号 1、合金结构钢——20CrMnTi,60Si2Mn,25Cr2Ni4WA 2、滚动轴承钢——GCr15 3、合金工具钢——9Mn2V,CrWMn 4、高速钢——W18Cr4V,W6Mo5Cr4V2 5、不锈、耐热钢——4Cr13,0Cr18Ni11Ti,00Cr17Ni14Mo2 6、高锰耐磨钢——ZGMn13 学习思路: 用途→工作条件→性能要求→成分特点→热处理特点→典型钢种应用

各种元素对钢材性能的影响

1、碳(C):钢中含碳量增加,屈服点与抗拉强度升高,但塑性与冲击性降低,当碳量0、23%超过时,钢的焊接性能变坏,因此用于焊接的低合金结构钢,含碳量一般不超过0、20%。碳量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力,在露天料场的高碳钢就易锈蚀;此外,碳能增加钢的冷脆性与时效敏感性。 2、硅(Si):在炼钢过程中加硅作为还原剂与脱氧剂,所以镇静钢含有0、15-0、30%的硅。如果钢中含硅量超过0、50-0、60%,硅就算合金元素。硅能显著提高钢的弹性极限,屈服点与抗拉强度,故广泛用于作弹簧钢。在调质结构钢中加入1、0-1、2%的硅,强度可提高15-20%。硅与钼、钨、铬等结合,有提高抗腐蚀性与抗氧化的作用,可制造耐热钢。含硅1-4%的低碳钢,具有极高的导磁率,用于电器工业做矽钢片。硅量增加,会降低钢的焊接性能。 3、锰(Mn):在炼钢过程中,锰就是良好的脱氧剂与脱硫剂,一般钢中含锰0、30-0、50%。在碳素钢中加入0、70%以上时就算“锰钢”,较一般钢量的钢不但有足够的韧性,且有较高的强度与硬度,提高钢的淬性,改善钢的热加工性能,如16Mn钢比A3屈服点高40%。含锰11-14%的钢有极高的耐磨性,用于挖土机铲斗,球磨机衬板等。锰量增高,减弱钢的抗腐蚀能力,降低焊接性能。 4、磷(P):在一般情况下,磷就是钢中有害元素,增加钢的冷脆性,使焊接性能变坏,降低塑性,使冷弯性能变坏。因此通常要求钢中含磷量小于0、045%,优质钢要求更低些。 5、硫(S):硫在通常情况下也就是有害元素。使钢产生热脆性,降低钢的延展性与韧性,在锻造与轧制时造成裂纹。硫对焊接性能也不利,降低耐腐蚀性。所以通常要求硫含量小于0、055%,优质钢要求小于0、040%。在钢中加入0、08-0、20%的硫,可以改善切削加工性,通常称易切削钢。 6、铬(Cr):在结构钢与工具钢中,铬能显著提高强度、硬度与耐磨性,但同时降低塑性与韧性。铬又能提高钢的抗氧化性与耐腐蚀性,因而就是不锈钢,耐热钢的重要合金元素。 7、镍(Ni):镍能提高钢的强度,而又保持良好的塑性与韧性。镍对酸碱有较高的耐腐蚀能力,在高温下有防锈与耐热能力。但由于镍就是较稀缺的资源,故应尽量采用其她合金元素代用镍铬钢。 8、钼(Mo):钼能使钢的晶粒细化,提高淬透性与热强性能,在高温时保持足够的强度与抗蠕变能力(长期在高温下受到应力,发生变形,称蠕变)。结构钢中加入钼,能提高机械性能。还可以抑制合金钢由于火而引起的脆性。在工具钢中可提高红性。 9、钛(Ti):钛就是钢中强脱氧剂。它能使钢的内部组织致密,细化晶粒力;降低时效敏感性与冷脆性。改善焊接性能。在铬18镍9奥氏体不锈钢中加入适当的钛,可避免晶间腐蚀。10、钒(V):钒就是钢的优良脱氧剂。钢中加0、5%的钒可细化组织晶粒,提高强度与韧性。钒与碳形成的碳化物,在高温高压下可提高抗氢腐蚀能力。 11、钨(W):钨熔点高,比重大,就是贵生的合金元素。钨与碳形成碳化钨有很高的硬度与耐磨性。在工具钢加钨,可显著提高红硬性与热强性,作切削工具及锻模具用。 12、铌(Nb):铌能细化晶粒与降低钢的过热敏感性及回火脆性,提高强度,但塑性与韧性有所下降。在普通低合金钢中加铌,可提高抗大气腐蚀及高温下抗氢、氮、氨腐蚀能力。铌可改善焊接性能。在奥氏体不锈钢中加铌,可防止晶间腐蚀现象。 13、钴(Co):钴就是稀有的贵重金属,多用于特殊钢与合金中,如热强钢与磁性材料。 14、铜(Cu):武钢用大冶矿石所炼的钢,往往含有铜。铜能提高强度与韧性,特别就是大气腐蚀性能。缺点就是在热加工时容易产生热脆,铜含量超过0、5%塑性显著降低。当铜含量小于0、50%对焊接性无影响。 15、铝(Al):铝就是钢中常用的脱氧剂。钢中加入少量的铝,可细化晶粒,提高冲击韧性,如作深冲薄板的08Al钢。铝还具有抗氧化性与抗腐蚀性能,铝与铬、硅合用,可显著提高钢的高温不起皮性能与耐高温腐蚀的能力。铝的缺点就是影响钢的热加工性能、焊接性能与切削加

(完整版)铝合金锭中各种元素的作用

铝合金锭中各种元素的作用 由于制作铝锭时需要调整成分已达到想要的型号,因此各种元素对铝锭的影响就好一一掌握,以下我便针对主要的几种元素介绍。 硅(Si)是改善流动性能的主要成份。从共晶到过共晶都能得到最好的流动性。但结晶析出的硅(Si)易形成硬点,使切削性变差,所以一般都不让它超过共晶点。另外,硅(Si)可改善抗拉强度、硬度、切削性以及高温时强度,而使延伸率降低。 铜(Cu)在铝合金中固溶进铜(Cu),机械性能可以提高,切削性变好。不过,耐蚀性降低,容易发生热间裂痕。作为杂质的铜(Cu也是这样。 镁(Mg)铝镁合金的耐蚀性最好,因此ADC5 ADC6是耐蚀性合金,它的凝固范围很大,所以有热脆性,铸件易产生裂纹,难以铸造。作为杂质的镁(Mg),在AL-Cu-S这种材料 中,Mg2Si会使铸件变脆,所以一般标准在0.3%以内。 铁(Fe)杂质的铁(Fe会生成FeAI3的针状结晶,由于压铸是急冷,所以析出的晶体很细,不能说是有害成份。含量低于0.7 %则有不易脱模的现象,所以含铁(Fe)0.8 ~ 1.0 %反而好压铸。含有大量的铁(Fe),会生成金属化合物,形成硬点。并且含铁(Fe量过1.2 %时,降低合金流动性,损害铸件的品质,缩短压铸设备中金属组件的寿命。 镍(Ni)和铜(Cu一样,有增加抗拉强度和硬度的倾向,对耐蚀性影响很大。想要改善高温强度耐热性,有时就加入镍(Ni),但在耐蚀性及热导性方面有降低的影响。 锰(Mn)能改善含铜(Cu),含硅(Si)合金的高温强度。若超过一定限度,易生成Al-Si-Fe- P+o { T*T f;X}Mn四元化合物,容易形成硬点以及降低导热性。锰(Mn)能阻止铝合金的再结晶过程,提高再结晶温度,并能显著细化再结晶晶粒。再结晶晶粒的细化主要是通过MnAl6 化合物弥散质点对再结晶晶粒长大起阻碍作用。MnAl6的另一作用是能溶解杂质铁(Fe), 形成(Fe, Mn)Al6减小铁的有害影响。锰(Mn)是铝合金的重要元素,可以单独加入Al-Mn 二元合金,更多的是和其他合金元素一同加入,因此大多铝合金中均含有锰(Mn)。 锌(Zn)若含有杂质锌(Zn),高温脆性大,但与汞(Hg)形成强化HgZn2对合金产生明显强度作用。JIS中规定在1.0%以内,但外国标准有到3%的,这里所讲的当然不是合金成份的锌(Zn),而是以杂质锌(Zn)的角色来说,它有使铸件产生裂纹的倾向。

各种合金元素对钢性能的影响

三、各种合金元素对钢性能的影响 目前在合金钢中常用的合金元素有:铬(Cr),锰(Mn),镍(Ni),硅(Si),硼(B),钨(W),钼(Mo),钒(V),钛(Ti)和稀土元素(Re)等。五大元素:硅、锰、碳、磷、硫。五大杂质元素:氧、氮、磷、硫、氢。 1、碳(C):钢中含碳量增加,屈服点和抗拉强度升高,但塑性和冲击性降低,当碳量0.23%超过时,钢的焊接性能变坏,因此用于焊接的低合金结构钢,含碳量一般不超过0.20%。碳量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力,在露天料场的高碳钢就易锈蚀;此外,碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性。 2、硅(Si):在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂,所以镇静钢含有0.15-0.30%的硅。如果钢中含硅量超过0.50-0.60%,硅就算合金元素。硅能显著提高钢的弹性极限,屈服点和抗拉强度,故广泛用于作弹簧钢。在调质结构钢中加入1.0-1.2%的硅,强度可提高15-20%。硅和钼、钨、铬等结合,有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用,可制造耐热钢。含硅1-4%的低碳钢,具有极高的导磁率,用于电器工业做矽钢片。硅量增加,会降低钢的焊接性能。硅可提高强度、高温疲劳强度、耐热性及耐H2S等介质的腐蚀性。硅含量增高会降低钢的塑性和冲击韧性。 3、锰(Mn):在炼钢过程中,锰是良好的脱氧剂和脱硫剂,一般钢中含锰0.30-0.50%。在碳素钢中加入0.70%以上时就算“锰钢”,较一般钢量的钢不但有足够的韧性,且有较高的强度和硬度,提高钢的淬性,改善钢的热加工性能,如16Mn钢比A3屈服点高40%。含锰11-14%的钢有极高的耐磨性,用于挖土机铲斗,球磨机衬板等。锰量增高,减弱钢的抗腐蚀能力,降低焊接性能。锰可提高钢的强度,增加锰含量对提高低温冲击韧性有好处。 4、磷(P):在一般情况下,磷是钢中有害元素,增加钢的冷脆性,使焊接性能变坏,降低塑性,使冷弯性能变坏。因此通常要求钢中含磷量小于0.045%,优质钢要求更低些。 5、硫(S):硫在通常情况下也是有害元素。使钢产生热脆性,降低钢的延展性和韧性,在锻造和轧制时造成裂纹。硫对焊接性能也不利,降低耐腐蚀性。所以通常要求硫含量小于0.055%,优质钢要求小于0.040%。在钢中加入0.08-0.20%的硫,可以改善切削加工性,通常称易切削钢。 6、铬(Cr):在结构钢和工具钢中,铬能显著提高强度、硬度和耐磨性,但同时降低塑性和韧性。铬又能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性,因而是不锈钢、耐热钢的重要合金元素。铬是合金结构钢主加元素之一,在化学性能方面它不仅能提高金属耐腐蚀性能,也能提高抗氧化性能。当其含量达到13%时,能使钢的耐腐蚀能力显著提高,并增加钢的热强性。铬能提高钢的淬透性,显著提高钢的强度、硬度和耐磨性,但它使钢的塑性和韧性降低。 7、镍(Ni):镍能提高钢的强度,而又保持良好的塑性和韧性。镍对酸碱有较高的耐腐蚀能力,在高温下有防锈和耐热能力。但由于镍是较稀缺的资源,故

合金元素在钢中的主要作用

简述几种常见合金元素在钢中的主要作用 为了改善和提高钢的某些性能和使之获得某些特殊性能而有意在冶炼 过程中加入的元素称为合金元素。常用的合金元素有铬,镍,钼,钨,钒,钛,铌,锆,钴,硅,锰,铝,铜,硼,稀土等。磷,硫,氮等在某些情况下也起到合金的作用。 (1)铬(Cr) 铬能增加钢的淬透性并有二次硬化的作用,可提高碳钢的硬度和耐磨性而不使钢变脆。含量超过12%时,使钢有良好的高温抗氧化性和耐氧化性腐蚀的作用,还增加钢的热强性。铬为不锈钢耐酸钢及耐热钢的主要合金元素。 铬能提高碳素钢轧制状态的强度和硬度,降低伸长率和断面收缩率。当铬含量超过15%时,强度和硬度将下降,伸长率和断面收缩率则相应地有所提高。含铬钢的零件经研磨容易获得较高的表面加工质量。 铬在调质结构中的主要作用是提高淬透性,使钢经淬火回火后具有较好的综合力学性能,在渗碳钢中还可以形成含铬的碳化物,从而提高材料表面的耐磨性。 含铬的弹簧钢在热处理时不易脱碳。铬能提高工具钢的耐磨性、硬度和红硬性,有良好的回火稳定性。在电热合金中,铬能提高合金的抗氧化性、电阻和强度。 (2)镍(Ni) 镍在钢中强化铁素体并细化珠光体,总的效果是提高强度,对塑性的影响不显著。一般地讲,对不需调质处理而在轧钢、正火或退火状态使用的低碳钢,一定的含镍量能提高钢的强度而不显著降低其韧性。据统计,每增加1%的镍约可提高强度。随着镍含量的增加,钢的屈服程度比抗拉强度提高的快,因此含镍钢的比可较普通碳素钢高。镍在提高钢强度的同时,对钢的韧性、塑性以及其他工艺的性能的损害较其他合金元素的影响小。对于中碳钢,由于镍降低珠光体转变温度,使珠光体变细;又由于镍降低共析点的含碳量,因而和相同的碳含量的碳素钢比,其珠光体数量较多,使含镍的珠光体铁素体钢的强度较相同碳含量的碳素钢高。反之,若使钢的强度相同,含镍钢的碳含量可以适当降低,因而能使钢的韧性和塑性有所提。镍可以提高钢对疲劳的抗力和减小钢对缺口的敏感性。镍降低钢的低温脆性转变温度,这对低温用钢有极重要的意义。含镍%的钢可在-100℃时使用,含镍9%的钢则可在 -196℃时工作。镍不增加钢对蠕变的抗力,因此一般不作为热强钢的强化元素。 镍含量高的铁镍合金,其线胀系数随镍含量增减而显著变化,利用这一特性,可以设计和生产具有极低或一定线胀系数的精密合金、双金属材料等。 此外,镍加入钢中不仅能耐酸,而且也能抗碱,对大气及盐都有抗蚀能力,镍是不锈耐酸钢中的重要元素之一。 (3)钼(Mo)

铁元素在铝合金中的作用

铁在铸造铝合金中一直被认为是一种主要的有害杂质,各个国家、专业标准均对其作了明确的限制,各企业标准对其控制更为严格。这主要是由于随铁含量增加,在金相组织中会形成本身硬度很高的针、片状脆性铁相,它的存在割裂了铝合金的基体,降低了合金的力学性能,尤其是韧性,并且使零件机械加工难度增加,刀、刃具磨损严重,尺寸稳定性差等等,但是,低品质铝合金锭中铁含量本身就高,随着合金炉料的回用,生产中铁质坩埚、工具、置预件等的使用使合金增铁在所难免。多年来一直吸引着广大铸造工作者去研究,下面就铁在Al-Si合金中的作用及其减弱消除对策进行讨论。 1铸造Al-Si系合金中铁的作用 1.1铸造Al-Si合金中铁的存在形态 表1是铝硅系合金中铁的存在形态,其中α-AlFeSi和β-AlFeSi是常见的二种形态。而ρ-AlMgFeSi和δ-AlFeSi不是很常见。其中AlFeSi和Al(Fe,Cr)Si的结晶结构特征目前还不甚详细。至于形成什么样的相,除与合金中的含铁量有关外,还与铸件的冷却速度、合金元素的数量、种类等密切相关。汉字状的α-AlFeSi相对Al-Si系合金可提高强度、硬度,对韧性降低不多,而针状的β-AlFeSi相则严惩割裂基体,显著降低合金的韧性,尤其冲击韧性,据报道,当Fe>1%时,可使整个合金本身变脆。 表1Al-Si系合金中铁相形态 类别晶体结构熔化温度/℃形状α-AlFeSi六方晶体860汉字状β-AlFeSi单晶体870针、片状ρ-AlMgFeSi立方晶体δ-AlFeSi四方晶体 1.2铁对铝硅合金机械性能的影响 1.2.1对室温机械性能的影响 对Al-Si二元合金,当Fe>0.5%时,片状β相可提高合金的强度并稍降低其延伸率;当Fe>0.8%时,延伸率开始较大幅度降低,当合金中的Fe从0.4%增加到1.2%时,对强度值的增加是微乎其微的,但却显著降低其延伸率从4%降到1%,对Na变质的Al-Si共晶合金是每增加Fe0.1%可使延伸率降低1%多。 1.2.2对高温性能的影响 铁虽然降低了Al-Si活塞合金的室温机械性能,但却提高了它的高温机械性能,这主要由于高温时基体本身强度随温度升高下降很多,而此时以网状、汉字状和细小针状存在的铁相,它们在316℃左右时基本不变,是稳定的化合物相,正是它的存在提高高温下试样的抗拉强度。对Al-Si-Cu-Mg合金,当Fe>0.95%时,σ300℃为92MPa。 1.2.3对耐磨、耐腐性的影响

最新18种合金元素对钢性能的影响汇总

18种合金元素对钢性 能的影响

热加工行业论坛's Archiver 热加工行业论坛 ?◆铸造基础知识◆ ?各种合金元素对钢性能的影响(共18种元素) 各种合金元素对钢性能的影响(共18种元素) 1、Al (1)Al当钢中其含量小于3~5%时,是一有益的元素。其作用是:高的抗氧化性和电阻。 ①作为强烈脱氧剂加进的Al,可生成高度细碎的、超显微的氧化物,分散于钢体积中。因而可阻止钢加热时的晶粒长大(含Al<10%,在加热<1200℃才有细化作用,否则其作用甚小)和改善钢的淬透性。所以这些氧化物成为结晶的中心,而在钢冷却时又对A体分解起促进作用。 作为合金元素,有助于钢的氮化,因而可提高钢的热稳定性。所以AlN本身在加热时具有高稳定性,①与②都有利于减弱钢的过热倾向。 ③可改善钢的抗氧化性,考虑②和③, ④能提高钢的电阻,与Cr共同用于制造高电阻铬铝合金:如Cr13Al4、1Cr17Al5、1Cr25Al5。Al使电阻增高的程度比Cr还高的多。在Cr钢中加Al,会粗晶易脆,所以其量一般不超过5%,个别才有8~9%。 ⑤对硅钢而言,Al可减少α铁心损失,降低磁感强度,与氧结合可减弱磁时效现象,但Al的氧化物会使磁性变坏。Al(>0.5%)也会使硅钢变脆。 (2)Al的不良影响 ①促进钢的石墨化,减少合金相中的碳溶浓度,所以硬度、强度降低。 ②加速脱碳 当Al含量增加至3~5%时,8~9%将会大大地促进钢锭的柱状结晶过程。因此而大大增加钢的机械热加工的困难,也使钢极易脱碳。(其热加工之所以困难是因为该合金钢锭具有粗晶结构,且其晶体的解理极弱,所以导热性低,加热时容易出现大的温度差而锻裂,甚至钢锭的去皮加工都会使其晶界氧化而破坏。此外,它在800℃以上的高温长时间停置也极易变脆。 一般合金钢中含Al量: 合金结构钢: Al=0.4~1.1% (38CrAlA、38CrMoAlA、38CrWVAlA等) 耐热不起皮钢:Al=1.1~4.5% (Cr13SiAl、Cr24Al2Si、Cr17Al4Si等) 电热合金: Al=3.5~6.5% (Cr13Al4、1Cr17Al5、Cr8Al5、0Cr17Al5等) 甚至Al=8% Cr7Al7:考虑电热合金受荷不大,虽有脆性,仍可使用。 2、Si (1)一般合金钢中的Si含量不会高于3.5%,更多时(4.8~6.5%)将使钢具有很高的脆性。 Si的有益作用:高的热强性和弹性极限,高的导磁率,涡流损失少。 ①象Al、Cr一样,其氧化物均是尖晶石类型的组织。其晶格常数与α-Fe、γ-Fe区别小。因为其氧化物与金属分界处的晶胞之间就紧密而强固地结合在一起,氧化皮紧密地被贴在金属上,甚至在高温下也不剥落。所以它具有很强的抗氧化性和耐热性能,而被加入耐热钢。

各种元素对钢材性能的影响

1、碳(C):钢中含碳量增加,屈服点和抗拉强度升高,但塑性和冲击性降低,当碳量0.23%超过时,钢的焊接性能变坏,因此用于焊接的低合金结构钢,含碳量一般不超过0.20%。碳量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力,在露天料场的高碳钢就易锈蚀;此外,碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性。 2、硅(Si):在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂,所以镇静钢含有0.15-0.30%的硅。如果钢中含硅量超过0.50-0.60%,硅就算合金元素。硅能显著提高钢的弹性极限,屈服点和抗拉强度,故广泛用于作弹簧钢。在调质结构钢中加入1.0-1.2%的硅,强度可提高15-20%。硅和钼、钨、铬等结合,有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用,可制造耐热钢。含硅1-4%的低碳钢,具有极高的导磁率,用于电器工业做矽钢片。硅量增加,会降低钢的焊接性能。 3、锰(Mn):在炼钢过程中,锰是良好的脱氧剂和脱硫剂,一般钢中含锰0.30-0.50%。在碳素钢中加入0.70%以上时就算“锰钢”,较一般钢量的钢不但有足够的韧性,且有较高的强度和硬度,提高钢的淬性,改善钢的热加工性能,如16Mn钢比A3屈服点高40%。含锰11-14%的钢有极高的耐磨性,用于挖土机铲斗,球磨机衬板等。锰量增高,减弱钢的抗腐蚀能力,降低焊接性能。 4、磷(P):在一般情况下,磷是钢中有害元素,增加钢的冷脆性,使焊接性能变坏,降低塑性,使冷弯性能变坏。因此通常要求钢中含磷量小于0.045%,优质钢要求更低些。 5、硫(S):硫在通常情况下也是有害元素。使钢产生热脆性,降低钢的延展性和韧性,在锻造和轧制时造成裂纹。硫对焊接性能也不利,降低耐腐蚀性。所以通常要求硫含量小于0.055%,优质钢要求小于0.040%。在钢中加入0.08-0.20%的硫,可以改善切削加工性,通常称易切削钢。 6、铬(Cr):在结构钢和工具钢中,铬能显著提高强度、硬度和耐磨性,但同时降低塑性和韧性。铬又能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性,因而是不锈钢,耐热钢的重要合金元素。 7、镍(Ni):镍能提高钢的强度,而又保持良好的塑性和韧性。镍对酸碱有较高的耐腐蚀能力,在高温下有防锈和耐热能力。但由于镍是较稀缺的资源,故应尽量采用其他合金元素代用镍铬钢。 8、钼(Mo):钼能使钢的晶粒细化,提高淬透性和热强性能,在高温时保持足够的强度和抗蠕变能力(长期在高温下受到应力,发生变形,称蠕变)。结构钢中加入钼,能提高机械性能。还可以抑制合金钢由于火而引起的脆性。在工具钢中可提高红性。 9、钛(Ti):钛是钢中强脱氧剂。它能使钢的内部组织致密,细化晶粒力;降低时效敏感性和冷脆性。改善焊接性能。在铬18镍9奥氏体不锈钢中加入适当的钛,可避免晶间腐蚀。10、钒(V):钒是钢的优良脱氧剂。钢中加0.5%的钒可细化组织晶粒,提高强度和韧性。钒与碳形成的碳化物,在高温高压下可提高抗氢腐蚀能力。 11、钨(W):钨熔点高,比重大,是贵生的合金元素。钨与碳形成碳化钨有很高的硬度和耐磨性。在工具钢加钨,可显著提高红硬性和热强性,作切削工具及锻模具用。 12、铌(Nb):铌能细化晶粒和降低钢的过热敏感性及回火脆性,提高强度,但塑性和韧性有所下降。在普通低合金钢中加铌,可提高抗大气腐蚀及高温下抗氢、氮、氨腐蚀能力。铌可改善焊接性能。在奥氏体不锈钢中加铌,可防止晶间腐蚀现象。 13、钴(Co):钴是稀有的贵重金属,多用于特殊钢和合金中,如热强钢和磁性材料。 14、铜(Cu):武钢用大冶矿石所炼的钢,往往含有铜。铜能提高强度和韧性,特别是大气腐蚀性能。缺点是在热加工时容易产生热脆,铜含量超过0.5%塑性显著降低。当铜含量小于0.50%对焊接性无影响。 15、铝(Al):铝是钢中常用的脱氧剂。钢中加入少量的铝,可细化晶粒,提高冲击韧性,如作深冲薄板的08Al钢。铝还具有抗氧化性和抗腐蚀性能,铝与铬、硅合用,可显著提高钢的高温不起皮性能和耐高温腐蚀的能力。铝的缺点是影响钢的热加工性能、焊接性能和切削

硅等元素在铝合金中的作用

硅、镁、锰、铜、锌、镍、钛等元素在铝合金中的作用 硅,镁,锰,铜,锌,镍,钛等元素在铝合金(包括:铸铝与变形铝)中的作用? 纯铝的强度低,不宜用来制作承受载荷的结构零件。向铝中加入适量的硅、铜、镁、锰等合金元素,可制成强度较高的铝合金,若在经冷变形强化或热处理,可进一步提高强度。 根据铝合金的成分和生产工艺特点,通常分为形变与铸造铝合金两大类.工业上应用的主要有铝-锰,铝-镁,铝-镁-铜,铝-镁-硅-铜,铝-锌-镁-铜等合金.变形铝合金也叫熟铝合金,据其成分和性能特点又分为防锈铝,硬铝,超硬铝,锻铝和特殊铝等五种. 铝合金是纯铝加入一些合金元素制成的,如铝—锰合金、铝—铜合金、铝—铜—镁系硬铝合金、铝—锌—镁—铜系超硬铝合金。铝合金比纯铝具有更好的物理力学性能:易加工、耐久性高、适用范围广、装饰效果好、花色丰富。铝合金分为防锈铝、硬铝、超硬铝等种类,各种类均有各自的使用范围,并有各自的代号,以供使用者选用。 2A80,原先叫LD-8,化学成分如下: Si: Fe: Cu: Mn: Mg: Ni: Zn: Ti: 其他单个合计 Al:余量 铝合金各元素的含量要看合金的性质的,如上面例子 牌号化学成分(质量分数) /% AL 不小于杂质不大于 Fe Si Cu Ga Mg Zn 其他每种总和 铝合金基本常识 一、分类:展伸材料分非热处理合金及热处理合金 非热处理合金:纯铝─1000系,铝锰系合金─3000系,铝矽系合金─4000系,铝镁系合金─5000系。 热处理合金:铝铜镁系合金─2000系,铝镁矽系合金─6000系,铝锌镁系合金─7000系。 二、合金编号:我国目前通用的是美国铝业协会〈Aluminium Association〉的编号。兹举 例说明如下: 1070-H14(纯铝) 2017-T4(热处理合金) 3004-H32(非热处理合金) 第一位数:表示主要添加合金元素。 1:纯铝 2:主要添加合金元素为铜 3:主要添加合金元素为锰或锰与镁 4:主要添加合金元素为矽 5:主要添加合金元素为镁 6:主要添加合金元素为矽与镁

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