該貼已經同步到 helloshigy的微博作者: helloshigy 時間: 2014-4-9 13:18
鋼 中 各 元 素 作 用
Al
縮小γ相區形成γ相圈，在α鐵以及γ鐵中的最大溶解度為36%和0.6%，不形成碳化物，但與氮及氧親和力極強。
主要用來脫氧和細化晶粒，在滲氮鋼中促使形成堅硬耐腐蝕的滲層。含量高時，賦予鋼高溫抗氧化性及耐氧化性介質，硫化氫氣體的腐蝕。固溶強化作用大，在耐熱合金中，與鎳形成鎳三鋁從而提高熱強性，有促使石墨話傾向，對淬透性影響不顯著。
As
縮小γ相區形成γ相圈，作用與磷相似，在鋼中偏析嚴重。含量不超過0.25時，對鋼的一般力學性能影響不大，但增加回火脆性敏感性。
B
縮小γ相區，但形成鐵2硼，不形成γ相圈，在α鐵以及γ鐵中的最大溶解度為不大于0.008%和0.02%。
微量硼在晶界上阻抑鐵素體晶核的形成，從而延長奧氏體的孕育期，提高鋼的淬透性。但隨鋼中碳含量的增加，此種作用逐漸減弱以至完全消失。
C
擴大以γ相區，但因滲碳體的形成，不能無限互溶。在以及γ鐵中的最大溶解度為0.02%和2.11%。
隨含量的增加，提高鋼的硬度和強度，但降低塑性和韌性。
Co
無限互溶于γ鐵，在α鐵中溶解度為76%，非碳化物形成元素。
有固溶強化作用，賦予鋼紅硬性，改善鋼的高溫性能和抗氧化以及耐腐蝕性能，為超硬高速鋼及高溫合金的重要合金元素，提高鋼的Ms點，降低鋼的淬透性。
Cr
縮小γ相區，形成γ相圈，在α鐵中無限互溶，在γ鐵中的最大溶解度為12.5%，中等碳化物形成元素，隨著Cr含量的增加，可行成（Fe、Cr）3C，和7-3型23-6型。
增加鋼的淬透性并有二次硬化作用，提高碳鋼耐磨性，含量超過12%時，使鋼有良好的高溫抗氧化性能 和耐氧化性介質腐蝕的作用，并增加鋼的熱強性。為不銹耐酸鋼及耐熱鋼的主要合金化元素，含量高時，易發生δ相和475度脆性。
Cu
擴大γ相區但不能無限互溶，在α鐵以及γ鐵中的最大溶解度分別為2%和8.5%，在724度以及700度時。在α鐵中的溶解度巨降至0.68%和0.52%。
當含量超過0.75%時，經固溶強化和時效后可產生時效強化作用，含量低時，其作用與鎳相似。但較弱。含量高時，對熱變形加工不利，如果超過0.35%時，在氧化氣氛中加熱，由于選擇氧化作用，在表面會形成富銅相，在高溫熔化并侵蝕鋼表面的晶粒邊界，在熱變形加工時導致高溫銅脆現象。如鋼中同時含有含量1/3的鎳，則可避免此種銅脆現象的發生，如用于鑄鋼件則無上述弊病。在低碳低合金鋼中，特別是與磷同存在時，可提高鋼的耐大氣腐蝕性能。Cu2%-3%在A不銹鋼中可提高其對硫酸、磷酸、鹽酸等的抗腐蝕性及對應力腐蝕的穩定性。
H
擴大γ相區，在A中的溶解度遠大于在鐵素體中的溶解度，而在鐵素體中的溶解度也隨著溫度的下降而巨減。
H使鋼易產生白點等不允許有的缺陷，也是導致焊縫熱影響區中發生冷裂的重要因素。因此，應采用一切可能的措施降低鋼中的H含量。
Mn
擴大γ相區，形成無限固溶體，對鐵素體及A均有較強的固溶強化作用，為弱碳化物形成元素，進入滲碳體代替部分鐵原子，形成合金滲碳體。
與硫形成熔點較高的硫化錳，可防止因硫化亞鐵而導致的熱脆現象。降低鋼的下臨界點，增加A冷卻時的過冷度，細化珠光體組織以改善其機械性能，為低合金鋼的重要合金化元素之一，并為無鎳及少鎳A鋼的主要A化元素。提高鋼的淬透性的作用強，但有增加晶粒粗化和回火脆性的不利傾向。
Mo
縮小γ相區，形成γ相圈，在α鐵以及γ鐵中的最大溶解度分別為4%和37.5%，強碳化物形成元素。
阻抑A到珠光體轉變的能力最強，從而提高鋼的淬透性，并為貝氏體高強度鋼的重要合金化元素之一。含量約0.5%時，能降低或者抑制其他合金元素導致的回火脆性。在較高的回火溫度下，形成彌散分布的特殊碳化物，在二次硬化作用。提高鋼的熱強性和蠕變強度，含Mo2%-3%能增加耐腐蝕鋼抗有機酸及還原介質腐蝕的能力。
N
擴大γ相區，但由于形成氮化鐵而不能無限互溶，在α鐵以及γ鐵中的最大溶解度分別為0.1%和2.8%，不形成碳化物，但與鋼中其他合金元素形成能形成氮化物如TiN，VN，AlN等。
有固溶強化和提高淬透性的作用，但均不太顯著。由于氮化物在晶界上析出，提高晶界高溫強度，從而增加了鋼的蠕變強度，在A中可以取代一部分鎳與鋼中其他元素化合，有沉淀強化的作用；對鋼抗腐蝕性能的影響不顯著，但鋼表面滲氮后，不僅增加其硬度和耐磨性，也顯著改善了其抗腐蝕性，在低碳鋼里，殘余氮會導致時效脆性。
Nb
縮小γ相區，但由于拉氏相NbFe2的形成而不形成γ相圈，在α鐵以及γ鐵中的最大溶解度分別為1.8%和2.0%，強碳化物及氮化物形成元素。
部分元素進入固溶體，固溶體強化作用很強，固溶于A中，顯著提高鋼的淬透性，但以碳化物和氧化物細微顆粒形態存在時，卻細化晶粒并降低鋼的淬透性。增加鋼的回火穩定性，有二次硬化作用。微量鈮可在不影響鋼的塑性或韌性的情況下，提高鋼的強度。由于細化晶粒的作用，提高鋼的沖擊韌性并降低其脆性轉折溫度。當含量大于碳含量8倍時，幾乎可以固定所有的碳，使鋼具有很好的抗氫性能，在A中，可以防止氧化介質對鋼的晶間腐蝕。由于固定鋼中的碳和沉淀硬化作用，可以提高熱強鋼的高溫性能，如蠕變強度等。
Ni
擴大γ相區，形成無限固溶體，在α鐵的最大溶解度為10%左右，不形成碳化物。
固溶強化及提高淬透性的作用中等。細化鐵素體晶粒，在強度相同的條件下，提高鋼的塑性和韌性，特別是低溫韌性。為主要A形成元素并改善鋼的耐腐蝕性能，為熱強鋼及A不銹耐酸鋼的主要合金元素。
P
縮小γ相區，形成γ相圈，在α鐵以及γ鐵中的最大溶解度分別為2.8%和0.25%。不形成碳化物但含量高時會形成鐵3p。
固溶強化以及冷做硬化作用極強，與銅聯合使用，提高低合金高強度鋼的耐大氣腐蝕性，但降低其冷沖壓性能，與硫錳聯合使用，增加鋼的被切削性。在鋼中偏析嚴重，增加鋼的回火脆性以及冷脆性敏感性。
RE
包括元素周期表3B中鑭系元素以及釔和鈧，共17個元素。他們都縮小γ相區除鑭外，都由于中間化合物的形成而不形成γ相圈，它們在鐵中的溶解度都很低，如鈰和銣的溶解度都不大于0.5%。他們在鋼中，半數以上進入碳化物中，小部分進入夾雜物中，其余部分存在于固溶體中，它們和氧硫磷氮氫的親合力很強，和砷和銻鉛鉍錫等也都能形成熔點較高的化合物。
有脫氣、脫硫、和消除其他有害雜質的作用，還改善夾雜物的形態和分布，改善鋼的鑄態組織，從而提高鋼的質量。0.2%的稀土加入量可以提高鋼的抗氧化性，高溫強度以及蠕變強度，也可以較大幅度提高不銹耐酸鋼的耐腐蝕性。
S
縮小γ相區，因有FeS的形成，未能形成γ相圈，在鐵中溶解度很小，主要以硫化物的形式存在。
提高硫和錳的含量，可以改善鋼的被切削性，在鋼中偏析嚴重，惡化鋼的質量。如以熔點較低FeS形式存在，將導致鋼的熱脆現象。為了防止因硫導致的熱脆應有足夠的錳，使形成熔點較高的MnS。硫含量偏高，焊接時由于氧化硫的產生，將在焊縫金屬內形成氣孔和疏松。
Si
縮小γ相區，形成γ相圈；在α鐵以及γ鐵中的最大溶解度分別為18.5%和2.15%，不形成碳化物。
為常用脫氧劑，對鐵素體的固溶強化作用僅次于磷，提高鋼的電阻率，降低磁滯損耗，對磁導率也有所改善，為硅鋼片的主要合金化元素。提高鋼的淬透性和抗回火性，對鋼的綜合力學性能，特別是彈性極限有利。還可以增強鋼在自然條件下的耐腐蝕性。為彈簧鋼和低合金高強度鋼中常用的合金元素，含量較高時，對鋼的焊接性不利，因焊接時飛濺嚴重，有損焊縫質量，并易導致冷脆，對中高碳鋼回火時易產生石墨化。
Ti
縮小γ相區，形成γ相圈，在α鐵以及γ鐵中的最大溶解度分別為7%和0.75%，是最強的碳化物形成元素，與氮的親和力也很強。
固溶狀態下，固溶強化作用極強，但同時降低固溶體的韌性。固溶于A中提高鋼淬透性的作用很強，但化合鈦，由于其細微顆粒形成新相的晶核從而促進A分解，降低鋼的淬透性。提高鋼的回火穩定性，并有二次硬化作用。含量高時析出彌散分布的拉氏相TiFe2而產生時效強化作用。提高耐熱鋼的抗氧化性和熱強性，如蠕變和持久強度。在高鎳含鋁合金中形成γ撇相，彌散析出，提高合金的熱強性，有防止和減輕不銹耐酸鋼晶間和應力腐蝕作用。由于細化晶粒和固定碳，對焊接有利。
V
縮小γ相區和形成γ相圈，在α鐵中無限固溶，在γ鐵中的最大溶解度為1.35%，強碳化物及氮化物形成元素。
固溶于A 中可以提高鋼的淬透性，但以化合物狀態存在的釩，由于這類化合物的細小顆粒形成的新相的晶核，將降低鋼的淬透性。增加鋼的回火穩定性并有強烈的二次硬化作用。固溶于鐵素體中有極強的固溶固溶強化作用。有細化晶粒作用，所以對低溫沖擊韌性有利，碳化釩是金屬碳化物中最硬最耐磨的，可以提高工具鋼的使用壽命。釩通過細小碳化物顆粒的彌散分布可以提高鋼的蠕變和持久強度。釩、碳含量比大于5.7時可以防止或減輕介質對不銹耐酸鋼的晶間腐蝕，并大大提高鋼抗高溫高壓氫腐蝕的能力，但對鋼高溫抗氧化性不利。
W
縮小縮小γ相區，形成γ相圈，在α鐵以及γ鐵中的最大溶解度分別為33%和3.2%強碳化物形成元素，碳化鎢硬而耐磨。
含鎢高有二次硬化作用，以及增加耐磨性。對鋼的淬透性、回火穩定性、力學性能以及熱強性的影響均與鉬相似，但按重量的百分比數計算，其作用較鉬為弱，對鋼抗氧化性不利。
Zr
縮小縮小γ相區，形成γ相圈，在α鐵以及γ鐵中的最大溶解度分別為0.3%和0.7%強碳化物以及氮化物形成元素，其作用僅次于鈦。 作者: helloshigy 時間: 2014-4-9 13:19
碳是鋼鐵中的重要元素，它是區分鋼鐵的主要標志之一。在決定鋼號時，往往注意到碳的含量，碳對鋼鐵的性能起決定性的作用。由于碳的存在，才能將鋼進行熱處理，才能調節和改變其機械性能。當碳含量在一定范圍內時，隨著碳含量的增加，鋼的硬度和強度得到提高，其塑性韌性下降；反之，則硬度和強度下降，而塑性和韌性提高。
碳在鋼鐵中的存在形式可分為下列兩種：
1、化合碳：即碳以化合形態存在。在鋼中主要以鐵的碳化物（如Fe3C）和合金元素的碳化物形態存在。在合金鋼中常見的碳化物，如：Mn3C、Cr3C2、WC、W2C、VC、MoC、TiC等，統稱為化合碳。
2、游離碳：鐵碳固溶體中的碳、無定形碳、石墨碳、退火碳等統稱為游離碳。高碳鋼經退火處理時也會有部分游離碳析出。在鑄鐵中的碳，除了極少量固溶于鐵素體外，常常以游離形態或化合形態，或二者并存的形態存在。化合碳與游離碳總和稱為總碳量。在分析游離碳較多的鑄鐵等試樣時，應特別注意樣品的代表性和均勻性。
游離碳一般不和酸起作用，而化合碳能溶于酸中，借此性質可分離游離碳。碳化鐵容易溶解在各種酸中，并容易被空氣所氧化，但是碳化鐵不溶于冷的和稀的非氧化性酸（硫酸、鹽酸）內，大部分碳化物以黑色或深褐色的沉淀而沉降下來，但是，這種沉淀在氧化劑甚至于在空氣中的氧參與下都很易溶解，受到濃硫酸、濃硝酸作用時，碳化鐵即被分解而析出不同組分的揮發性碳。
大多數合金元素的碳化物難溶于酸內，為使其完全分解，需采取適當的措施，例如：
1、在加熱的情況下，將鋼樣用鹽酸或硫酸處理，直至金屬部分完全溶解，然后小心加入硝酸使碳化物破壞。
2、鋼樣內如含有穩定的碳化物時，在用硝酸氧化以前，先行蒸發至開始冒硫酸煙（或蒸發硫磷酸至冒硫酸白煙），然后再仔細地滴加濃硝酸。
3、在鋼樣中含有極穩定的碳化物，用上述方法不能溶解時，可將鋼樣用熱鹽酸、硝酸或鹽—硝混合酸處理后，再用高氯酸處理。在高氯酸蒸發的溫度（約200℃）下加熱，這時全部碳化物即會分解。
該貼已經同步到 helloshigy的微博