合金元素在鋼中的作用

合金元素在鑄造碳鋼中的作用
元素        對力學性能的影響        對鑄造性能的影響
碳
（C）        碳對鋼的基體組織起著的作用，隨著碳含量增加，抗拉強度和屈服值提高，塑性和韌性降低。按碳鋼含量可將碳鋼分為三類：
C＜0.25%為低碳鋼，具有較高的塑性和韌性，但強度較低
C  0.25%—0.60%為中碳鋼，具有良好的綜合性能。
C＞0.60%為高碳鋼，具有較高的強度、硬度和耐磨性，但塑性較低。        1:有利于提高鋼液流動性能。
2：含碳增加增加鑄鋼體收縮和凝固收縮。
硅
（Si）        1：硅是有益元素，能使鋼液脫氧和鎮靜。    2：碳鋼中的硅大部分溶于鐵素體中，強化了基體，但因碳鋼中硅含量少，且硅在鐵素體中溶解度較大，故對鋼力學性能影響不大        1：降低熔點。改善流動性。
2：含量在0.40%范圍內時，改善熱烈傾向，含量高時易形成柱狀晶體，增加熱烈傾向。

錳
(Mn)        錳是有益元素
1強化基體，提高鋼的力學性能
2減少鋼中氧含量
3減弱鋼中硫的含量。        1：縮小結晶范圍，提高流動性
2：增加體收縮和線收縮，增加冷、熱裂傾向。
3：生成MnO與SiO2
磷
（P）         磷是有害雜質
磷組要以Fe3P存在，Fe3P與Fe形成低熔點共晶體沿晶界析出，減低鋼的塑性和韌性。雖磷也可溶于鐵素體中起強化作用，提高鋼的強度和硬度，但隨著鋼中碳、硅含量的增加，磷的溶解度將顯著降低，其有害影響就越明顯。此外，磷容易發生偏析。        1:有利于提高鋼液流動性能。
2：增加冷熱裂傾向
硫
（S）        硫是有害雜質
硫主要以FeS存在，形成Fe—FeS—FeO的低熔點共晶體聚集于晶界上，使鋼呈熱脆性，顯著地惡化力學性能。        1：生成MnS、Al2S3,降低流動性。
2：增加熱烈傾向。



合金元素在鋼中的作用及影響

元素        作用        影響
錳
（Mn）        1：在低含量范圍內，對鋼具有很大的強化作用，提高強度、硬度和耐磨性。
2：降低鋼的臨界冷卻速度，提高淬透性。
3：稍稍改善鋼的低溫韌性。
4：在高含量范圍內，作為主要的奧氏體化元素。        1:縮小結晶范圍，提高流動性。
2：增加體收縮和線收縮，增加冷熱裂傾向。
3：生成MnO與SiO2作用易形成化學粘砂。
硅
（Si）        1：強化鐵素體，提高鋼的強度和硬度。
2：降低鋼的臨界冷卻速度，提高淬透性。
3：提高鋼在氧化性腐蝕介質中的耐蝕性，提高鋼的耐熱性。
4：磁鋼中的主要合金元素。        1：降低熔點，改善流動性，中碳鋼含Si由0.25%增至0.45%時，由于良好的脫氧作用，流動性有明顯改變。
2：含量在0.40%范圍內時，改善熱烈傾向，含量高時，易形成柱狀晶，增加熱烈傾向。


鉻
（Cr）        1：在低含量范圍內，對鋼具有很大的強化作用，提高強度、硬度和耐磨性。
2：降低鋼的臨界冷卻速度，提高淬透性。
3：提高鋼的耐熱性，是耐熱鋼的主要元素
4：在高合金范圍內，使鋼具有對強氧化性酸類等腐蝕介質的耐腐能力。        1：生成夾雜物，生成氧化膜，使鋼液變稠，降低流動性，高Cr鋼鑄件易形成皺紋及冷隔。
2：增加體收縮量，增大縮孔傾向。
3：減小導熱性，增大熱烈傾向。
鉬
（Mo）        1：強化鐵素體，提高鋼的強度和硬度。
2：降低鋼的臨界冷卻速度，提高淬透性。
3：提高鋼的耐熱性和高溫強度，是熱強鋼中的重要合金元素。        1：低合金范圍內降低流動性。
2：略增加縮孔傾向。
3：含量在1%以下時，生成MoS在晶界上析出，降低導熱性，并增大收縮，增大冷熱裂傾向。
4：含量高時提高高溫強度，改善熱烈傾向。
釩
（V）


        1:在低含量（0.05%—0.10%）時，細化晶粒。提高韌性。
2：在較高含量（≥0.20%）時，形成V4C3碳化物，提高鋼的熱強性。        1：含量0.25%—1.0%時，生成氧化膜，略降低流動性。
2：提高高溫強度，略改善熱裂傾向。

鎳
（Ni）

        1：提高鋼的強度，而不降低其塑性。
2：降低鋼的臨界冷卻速度，提高淬透性。
3：改善鋼的低溫韌性。
4：擴大奧氏體區，時奧氏體化的有效元素。
5：本身具有一定耐蝕性，對一些還原性酸類（硫酸、鹽酸）有良好的耐蝕能力。        1：改善流動性
2：易生成枝晶，增大熱烈傾向。
鋁
（Al）
        1：煉鋼中起良好的脫氧作用。
2：細化鋼的晶粒，提高鋼的強度
3：提高鋼的抗氧化性能，提高不銹鋼對強氧化性酸類的耐蝕能力。

        1：作脫氧劑加入時，含量小于0.15%，有良好的脫氧作用，改善流動性。
2：作合金元素加入時，形成Al2O3和Al2S2夾渣和氧化膜，降低流動性。
3：增大收縮，增大熱烈傾向。

鈦
（Ti）
鈮
（Nb）        1:細化晶粒。
2：在不銹鋼中改善抗晶間腐蝕性能        1：Ti顯著降低流動性

銅
（Cu）

        1：強化鐵素體（Cu＜1.5%）
2：產生析出強化作用（Cu＞3.0%）
3：提高鋼的耐腐蝕性（特別對硫酸）性能        1：降低熔點，縮小結晶范圍，改善流動性。
2：大約含量＞1%時，易于自由析出，增加熱烈傾向，加Si、Mn可提高Cu在鋼液中的溶解度。
鎢
（W）
        1：細化鋼的晶粒
2：提高鋼的淬透性
3：生成高熱穩定碳化物和氮化物（W2C9  W2N）,提高鋼的熱強性。