为什么合金钢中含碳

❶ C、Mn、Si、S、P、Cr、Mo元素在钢中的作用和热处理时的影响

1. 碳（C）：在钢中，碳含量的增加会提升其屈服点和抗拉强度，但同时会降低塑性和抗冲击性。碳含量超过0.23％时，钢的可焊性会恶化，因此适用于焊接的钢材通常碳含量不超过0.20％。高碳含量还会降低钢的耐大气腐蚀性，使得露天堆场中的高碳钢更易受到腐蚀；此外，碳会提高钢的冷脆性和年龄敏感性，导致机械性能的波动。
2. 锰（Mn）：锰在钢中起到良好的脱氧和脱硫作用。它能够消除或减少由硫引起的热脆性，从而改善钢的热加工性能。锰与铁形成固溶体，增加了铁素体和奥氏体的硬度和强度。作为一种碳化物形成元素，锰会进入渗碳体中替代部分铁原子。它还能降低钢的临界转变温度，促进珠光体的形成，并提高钢的淬透性。锰含量不超过2％时，常与其他元素组合用于制造多种合金钢。
3. 硅（Si）：硅可以提高钢的硬度和强度，其效果仅次于磷，强于锰、镍、铬、钨、钼和钒。然而，当硅含量超过3％时，钢的可塑性和韧性会显著下降。硅还能提高钢的弹性极限、屈服强度和屈服比，以及疲劳强度和疲劳比，这就是硅或硅锰钢可用作弹簧钢的原因。硅还能降低钢的密度、导热性和导电性，并促进铁素体晶粒的粗化。
4. 硫（S）：硫在钢中以易切削的形式存在，可以提高钢的切削性能。然而，硫也是一种有害元素，因为它会降低钢的质量和延展性。在高温下，硫会以FeS的形式存在，导致钢的热脆性。因此，硫需要得到适当的控制。
5. 磷（P）：磷在钢中具有固溶强化和冷加工硬化的效果。它可以提高钢的强度和耐大气腐蚀性，但会降低其冷冲压性能。磷与硫和锰结合可以提高钢的切削性能，适用于易切削钢。然而，磷也会导致严重的偏析和回火脆性，并显著降低钢的塑性和韧性。
6. 铬（Cr）：铬可以提高钢的淬透性和热强度，并具有二次硬化效果。它能够提高高碳钢的硬度和耐磨性，而不会使钢变脆。当铬含量超过12％时，钢具有良好的高温抗氧化性和抗氧化介质腐蚀性，是不锈耐酸钢和耐热钢的主要合金元素。
7. 钼（Mo）：钼能够提高钢的淬透性和热强度，防止回火脆性，提高剩磁和矫顽力以及耐腐蚀性。在淬火和回火钢中，钼可以加深和硬化较大截面的部分，提高钢的回火抗力或回火稳定性。这使得零件在较高温度下回火时，能更有效地减少残余应力，提高塑性。

❷ 合金钢中的主要合金元素都起什么作用

钢是以铁为基本成分的多元素金属。纯铁有很好的塑性及韧性，但强度很低。所以，总要根据不同需要加入不同的元素，以改善钢的性能。主要元素的作用如下：
碳（c）碳是钢中的主要元素，随着钢中含碳量的增加，钢的常温强度、硬度提高，但塑性、韧性及焊接能降低。所以，锅炉承压元件用钢的含碳量一般为0.1%~0.25%。
锰（mn）锰可以提高钢的常温强度、硬度及耐磨性，含量高时，焊接应力增加。锰可使钢的高温短时强度提高，但对持久强度和蠕变极限及没有明显的影响。
钼（mo）和铬（cr）钼和铬都能提高钢的强度。铬对提高钢的高温组织稳定性能——抵制珠光体球化、石墨化、抗高温氧化有明显效果。并能提高抗腐蚀性。但含铬高的钢，焊接裂纹敏感性强，温差应力也大。钼对提高钢的持久强高度有明显作用。钼有石墨化倾向可加铬防病止，铬的脆化可用钼化可用防止，二者共存可以提高钢的综合性能。
钒（v）钒在钢中能提高高温组织稳定性，还能抵消铬对焊接性能的不利影响。
钛（ti）钛可提高钢的持久强度，在抵合金钢中，还可改善钢的焊接性能。
钨（w）钨可提高钢的持久强度及高温硬度。
硅（si）硅能提高钢的强度、耐磨性及抗氧化能力。与铬共存时，可提高抗高温氧化能力，也可提高在烟气中的抗腐蚀性能。
铌（nb）铌与钛的作用相同，可提高钢有热强性。
硼（b）硼的突出作用是提高钢的淬透性。在耐热钢中可提高钢的热强性及持久塑性。

❸ 炭对钢材的影响

碳是钢铁材料的主要合金元素，因此钢铁材料也可以称为铁碳合金。碳在钢专材中的主要作用是：属
1.形成固溶体组织，提高钢的强度，如铁素体、奥氏体组织，都溶解有碳元素；
2.形成碳化物组织，可提高钢的硬度及耐磨性。如渗碳体，即Fe3C，就是碳化物组织。
因此，碳在钢材中，含碳量越高，钢的强度、硬度就越高，但塑性、韧性也会随之降低；反之，含碳量越低，钢的塑性、韧性越高，其强度、硬度也会随之降低。
因此，含碳量的高低决定了钢材的用途：低碳钢（含碳量＜0.25%），一般用作型材及冲压材料；中碳钢（含碳量＜0.6%），一般用作机械零件；高碳钢（含碳量＞0.7%），一般用作工具、刀具及模具等。

❹ 合金钢的作用

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，当碳含量超过0.23%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淬火而引起的脆性。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、焊接性能和切削加工性能。
16、硼(B)：钢中加入微量的硼就可改善钢的致密性和热轧性能，提高强度。
17、氮(N):氮能提高钢的强度，低温韧性和焊接性，增加时效敏感性。
18、稀土(Xt)：稀土元素是指元素周期表中原子序数为57-71的15个镧系元素。这些元素都是金属，但他们的氧化物很象“土”，所以习惯上称稀土。钢中加入稀土，可以改变钢中夹杂物的组成、形态、分布和性质，从而改善了钢的各种性能，如韧性、焊接性，冷加工性能。在犁铧钢中加入稀土，可提高耐磨性。

❺ 合金钢和碳钢的区别

合金钢是指钢中除含硅和锰作为合金元素或脱氧元素外，还含有其他合金元素，有的还含有某些非金属元素的钢。根据钢中合金元素含量的多少，又可分为低合金钢，中合金钢和高合金钢。

而碳钢主要指力学性能取决于钢中的碳含量，而一般不添加大量的合金元素的钢，有时也称为普碳钢或碳素钢。

碳钢也叫碳素钢，含碳量WC小于2%的铁碳合金。碳钢除含碳外一般还含有少量的硅、锰、硫、磷按用途可以把碳钢分为碳素结构钢、碳素工具钢和易切削结构钢三类。按含碳量可以把碳钢分为低碳钢（WCle;0.25%）,中碳钢（WC0.25%--0.6%）和高碳钢（WC：0。6%）[11]

一般碳钢中含碳量较高则硬度越高，强度也越高，但塑性较低。

两者区别

一、用途不同

1、碳素钢

1）Q195用于制造承载较小的零件、铁丝、铁圈、垫铁、开口销、拉杆、冲压件以及焊接件等。

2）Q215 A用于制造拉杆、套圈、垫圈、渗圈、渗碳零件以及焊接件等。

3）Q235 A A、B级用于制造金属结构件、心部强度要求不高的渗碳件或碳氮共渗件、拉杆、连杆、吊钩、车钩、螺栓、螺母、套筒、轴以及接件；C、D级用于制造重要的焊接结构件。

4）Q255 A用于制造转轴、心轴、吊钩、拉杆、摇杆、楔等强度要求不高的零件。此负焊接性尚可。

5）Q275用于制造轴类、链轮、齿轮、吊钩等强度要求高的零件。

2、合金钢

合金钢是指钢中除含硅和锰作为合金元素或脱氧元素外，还含有其他合金元素（如铬、镍、钼、钒、钛、铜、钨、铝、钴、铌、锆和其他元素等），有的还含有某些非金属元素（如硼、氮等）的钢。

合金钢的分类方法有很多，最常用的方法有按钢中合金元素总量进行分类和按钢的用途进行分类的两种方法，根据钢中合金元素含量的多少，又可分为低合金钢，中合金钢和高合金钢。

按钢的用途分可以分为结构钢、工具钢、模具钢、不锈钢、耐酸钢等等。合金钢的硬度耐磨性淬透性耐腐蚀性等比碳素钢优秀在机械零件中应用比碳素钢要广。性能很突出。根据所添加的不同合金元素，可以具有各种不同的特殊性能。

二、包含元素不同

合金钢与碳钢相比含有较多其他元素。

1、合金钢是指钢中除含硅和锰作为合金元素或脱氧元素外，还含有其他合金元素，有的还含有某些非金属元素的钢。根据钢中合金元素含量的多少，又可分为低合金钢，中合金钢和高合金钢。

2、而碳钢主要指力学性能取决于钢中的碳含量，而一般不添加大量的合金元素的钢，有时也称为普碳钢或碳素钢。

三、化学性能不同

1、碳钢中含有一定量的碳，硬度越大，强度也越高，但塑性较低。

2、而合金钢中则再加入另外元素，如锰、镍、铬、硅等，使其获得不同的机械与化学性能，以达到更好的使用要求。