合金元素在钢中的主要作用有哪些?是结合具体钢种举例说明

合金元素在钢中的主要作用有哪些?是结合具体钢种举例说明

合金元素与钢中的碳相互作用，形成碳化物存在于钢中，按合金元素在钢中与碳相互作用的情况，它们可以分为两大类：
　　一、不形成碳化物的元素(称为非碳化物形成元素)，包括镍、硅、铝、钴、铜等。由于这些元素与碳的结合力比铁小，因此在钢中它们不能与碳化合，它们对钢中碳化物的结构也无明显的影响。
　　二、形成碳化物的元素(称为碳化物形成元素)，根据其与碳结合力的强弱，可把碳化物形成元素分成三类。
　　1）弱碳化物形成元素：
　　 锰对碳的结合力仅略强于铁。锰加入钢中，一般不形成特殊碳化物(结构与Fe3C不同的碳化物称为特殊碳化物)，而是溶入渗碳体中。
　　2）中强碳化物形成元素；铬、钼、钨
　　3）强碳化物形成元素：钒、铌、钛
　　有极高的稳定性，例如TiC在淬火加热时要到l 000C以上才开始缓慢的溶解，这些碳化物有极高的硬度，例如在高速钢中加人钒，形成V4C，使之有更高的耐磨性。
　　合金元素溶解于铁素体(或奥氏体)中，以固溶体形式存在于钢中。
　　合金元素与钢中的氮、氧、硫等化合，以氮化物、氧化物、硫化物和硅酸盐等非金属夹杂物的形式存在于钢中。
　　合金元素游离态，即不溶于铁，也不溶于化合物：铅，铜
　　三、合金元素在钢中的作用
　　C：
　　碳是钢的主要元素。
　　1、当含量在一定范围内时，对钢具有62616964757a686964616fe59b9ee7ad9431333330363765很大的强化作用，提高强度、硬度和耐磨性 ；
　　2、扩大奥氏体区的元素；
　　3、碳与其它合金元素的共同作用，改善钢的相关性能。
　　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，提高钢的淬透性；
　　3、提高钢的氧化性、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（含量在0.40%范围内时，改善热裂倾向，含量高时，易形成柱状晶，增加热裂倾向）。
　　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，提高钢的淬透性 ；
　　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。
　　Cr：
　　1、在低合金范围内，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，提高钢的淬透性
　　3、提高钢的耐热性
　　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蚀能力
　　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，提高钢的淬透性 ；
　　3、 提高钢的耐热性和高温强度；
　　Ni：
　　1、 提高钢的强度，而不降低其塑性，改善钢的低温韧性 ；
　　2、 降低钢的临界冷却速度，提高钢的淬透性；
　　3、 扩大奥氏体区，是奥氏体化的有效元素 ；
　　4、 本身具有一定耐蚀性，对一些还原性酸类有良好的耐蚀能力；
　　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。
　　RE ：
　　1、炼钢中起脱硫、去气、净化钢液作用 ；
　　2、细化钢的晶粒，改善铸态组织 。
　　S:
　　 1、 硫在钢中以FeS-Fe共晶体存在于钢的晶粒周界，降低钢的力学性能，优制钢含硫量一般应限制在0.04%以下；
　　2、 在机械制造中，有时为了改善某些钢的切削加工性能，人为将含硫量提高，以形成硫化物，起中断基体连续性的作用；
　　3、 硫含量的提高，增加铸件热裂倾向。
　　H:
　　炼钢过程中钢液从炉气中吸收氢。
　　钢液中氢的溶解度随温度升高而提高，在缓慢凝固条件下，氢以针孔形态析出。快速凝固时，析出氢在铁的晶格内造成高应力状态，导致脆性。
　　N:
　　炼钢过程中钢液从炉气中吸收氮
　　1、 钢液中溶解的氮在凝固过程中因溶解度降低而析出，并与钢中的Si、Al、Zr等元素化合，生成SiN、AlN 、ZrN等氮化物。少量氮化物能细化钢的晶粒。氮休物多时，会使钢的塑性和韧性降低；
　　2、 氮属于扩大奥氏体区元素，在钢中可部分代替镍的作用，是铬锰氮不锈钢中的合金元素，，在超低碳不锈钢中，可代替碳的作用，提高钢的强度；
　　O:
　　1、 钢液中溶解的FeO 在凝固前温度降低过程中与钢液中的碳起反应，生成一氧化碳气泡，在铸件中造成气孔；
　　2、 钢液凝固过程中，FeO因溶解度下降而析出在钢的晶粒周界处，降低钢的性能。

改善钢的性能