Ⅰ 合金元素在鋼中都有哪些作用
1、 碳（C）：鋼中含碳量增加，屈服點和抗拉強度升高，但塑性和沖擊性降低，碳量高還會降低鋼的耐大氣腐蝕能力，在露天料場的高碳鋼就易銹蝕；碳能增加鋼的冷脆性和時效敏感性。
2、 硅（Si）：在煉鋼過程中加硅作為還原劑和脫氧劑。硅能顯著提高鋼的彈性極限，屈服點和抗拉強度，硅和鉬、鎢、鉻等結合，有提高抗腐蝕性和抗氧化的作用，可製造耐熱鋼。硅量增加，會降低鋼的焊接性能.
3、 錳（Mn）：在煉鋼過程中，錳是良好的脫氧劑和脫硫劑，一般鋼中含錳會有較高的強度和硬度，提高鋼的淬性，改善鋼的熱加工性能。錳量增高，減弱鋼的抗腐蝕能力，降低焊接性能。
4、 磷（P）：在一般情況下，磷是鋼中有害元素，增加鋼的冷脆性，使焊接性能變壞，降低塑性，使冷彎性能變壞。
5、 硫（S）：硫在通常情況下也是有害元素。使鋼產生熱脆性，降低鋼的延展性和韌性，容易造成裂紋。硫對焊接性能也不利，降低耐腐蝕性。硫可以改善切削加工性，通常稱易切削鋼。
6、 鉻（Cr）：在結構鋼和工具鋼中，鉻能顯著提高強度、硬度和耐磨性，但同時降低塑性和韌性。鉻又能提高鋼的抗氧化性和耐腐蝕性，因而是不銹鋼，耐熱鋼的重要合金元素。
7、 鎳(Ni)：鎳能提高鋼的強度，而又保持良好的塑性和韌性。鎳對酸鹼有較高的耐腐蝕能力，在高溫下有防銹和耐熱能力。
8、 鉬(Mo)：鉬能使鋼的晶粒細化，提高淬透性和熱強性能，在高溫時保持足夠的強度和抗蠕變能力。
9、 鈦(Ti)：鈦是鋼中強脫氧劑。它能使鋼的內部組織緻密，細化晶粒力；降低時效敏感性和冷脆性。改善焊接性能。
10、 釩(V)：釩是鋼的優良脫氧劑。鋼中加0.5%的釩可細化組織晶粒，提高強度和韌性。釩與碳形成的碳化物，在高溫高壓下可提高抗氫腐蝕能力。
11、 鎢(W)：鎢熔點高，比重大，是貴生的合金元素。鎢與碳形成碳化鎢有很高的硬度和耐磨性。
12、 鈮(Nb)：鈮能細化晶粒和降低鋼的過熱敏感性及回火脆性，提高強度，但塑性和韌性有所下降。
13、 鈷(Co)：鈷是稀有的貴重金屬，多用於特殊鋼和合金中，如熱強鋼和磁性材料。
14、 銅(Cu)：武鋼用大冶礦石所煉的鋼，往往含有銅。銅能提高強度和韌性，特別是大氣腐蝕性能。缺點是在熱加工時容易產生熱脆。
15、鋁(Al)：鋁是鋼中常用的脫氧劑。鋼中加入少量的鋁，可細化晶粒，提高沖擊韌性。
16、硼(B)：鋼中加入微量的硼就可改善鋼的緻密性和熱軋性能，提高強度。
Ⅱ 回火都有哪些性能影響
將淬火成馬氏體的鋼加熱到臨界點A1以下某個溫度，保溫適當時間，再冷到室溫的一種熱處理工藝。回火的目的在於消除淬火應力，使鋼的組織轉變為相對穩定狀態。在不降低或適當降低鋼的硬度和強度的條件下改善鋼的塑性和韌性，以獲得所希望的性能。中碳和高碳鋼淬火後通常硬度很高，但很脆，一般需經回火處理才能使用。鋼中的淬火馬氏體，是碳在α-Fe中的過飽和固溶體，具有體心正方結構，其正方度c/a隨含碳量的增加而增大（c/a=1+0.045wt%C）。馬氏體組織在熱力學上是不穩定的，有向穩定組織過渡的趨勢。許多鋼淬火後還有一定量的殘留奧氏體，也是不穩定的，回火過程中將發生轉變。因此，回火過程本質上是在一定溫度范圍內加熱粹火鋼，使鋼中的熱力學不穩定組織結構向穩定狀態過渡的復雜轉變過程。轉變的內容和形式則視淬火鋼的化學成分和組織，以及加熱溫度而有所不同（見馬氏體相變）。
調整淬硬鋼以便使用的第三步通常是回火。除了等溫淬火鋼通常在淬火狀態下使用外，大多數鋼都不能在淬火狀態下使用。為產生馬氏體而採取的激冷使鋼很硬，產生宏觀內應力和微觀內應力，使材料塑性很低，脆性極大。為減少這種危害，可通過將鋼再加熱到A1線低溫轉變以下某一溫度。淬火鋼回火時產生的結構變化是時間和溫度的函數?其中溫度是最重要的。必須要強調，回火不是硬化方法，而是剛好相反。回火鋼是將經熱處理硬化的鋼?通過回火時的再加熱來釋放應力、軟化和提高塑性。回火引起的結構變化和性能改變取決於鋼重新加熱的溫度。溫度越高，效果越大，所以溫度的選擇通常取決於犧牲硬度和強度換取塑性和韌性的程度。重新加熱到100℃以下，對淬火普碳鋼影響不大，在100℃到200℃之間?結構會發生某些變化，在200℃以上?結構和性能顯著變化。在緊靠著A1溫度以下的長時間加熱會產生與球化退火過程類似的球化結構。在工業上，通常要避免在250℃到425℃范圍內回火，因為這個范圍內回火的鋼經常會產生無法解釋的脆性或塑性喪失現象。一些合金鋼在425℃到600℃范圍內，也會產生「回火脆性」，特別是從（或通過）這個溫度范圍緩慢冷卻時出現。當這些鋼必須高溫回火時，它們通常加熱到600℃以上並快速冷卻。當然，從這個溫度快冷不會產生硬化，因為沒有進行奧氏體化。
碳鋼的回火過程：
淬火碳鋼回火過程中的組織轉變對於各種鋼來說都有代表性。回火過程包括馬氏體分解，碳化物的析出、轉化、聚集和長大，鐵素體回復和再結晶，殘留奧氏體分解等四類反應。低、中碳鋼回火過程中的轉變示意地歸納在圖1中。根據它們的反應溫度，可描述為相互交疊的四個階段。
第一階段回火（250℃以下）：
馬氏體在室溫是不穩定的，填隙的碳原子可以在馬氏體內進行緩慢的移動，產生某種程度的碳偏聚。隨著回火溫度的升高，馬氏體開始分解，在中、高碳鋼中沉澱出ε-碳化物，馬氏體的正方度減小。高碳鋼在50～100℃回火後觀察到的硬度增高現象，就是由於ε-碳化物在馬氏體中產生沉澱硬化的結果（見脫溶）。ε-碳化物具有密排六方結構，呈狹條狀或細棒狀，和基體有一定的取向關系。初生的ε-碳化物很可能和基體保持共格。在250℃回火後，馬氏體內仍保持含碳約0.25%。含碳低於0.2%的馬氏體在200℃以下回火時不發生ε-碳化物沉澱，只有碳的偏聚，而在更高的溫度回火則直接分解出滲碳體。
第二階段回火（200～300℃）：
殘留奧氏體轉變。回火到200～300℃的溫度范圍，淬火鋼中原來沒有完全轉變的殘留奧氏體，此時將會發生分解，形成貝氏體組織。在中碳和高碳鋼中這個轉變比較明顯。含碳低於0.4%的碳鋼和低合金鋼，由於殘留奧氏體量很少，所以這一轉變基本上可以忽略不計。
第三階段回火（200～350℃）：
馬氏體分解完成，正方度消失。ε-碳化物轉化為滲碳體(Fe3C）。這一轉化是通過ε-碳化物的溶解和滲碳體重新形核長大方式進行的。最初形成的滲碳體和基體保持嚴格的取向關系。滲碳體往往在ε-碳化物和基體的界面上、馬氏體界面上、高碳馬氏體片中的孿晶界上和原始奧氏體晶粒界上形核。形成的滲碳體開始時呈薄膜狀，然後逐漸球化成為顆粒狀的Fe3C。
第四階段回火（350～700℃）：
滲碳體球化和長大，鐵素體回復和再結晶。滲碳體從400℃開始球化，600℃以後發生集聚性長大。過程進行中，較小的滲碳體顆粒溶於基體，而將碳輸送給選擇生長的較大顆粒。位於馬氏體晶界和原始奧氏體晶粒間界上的碳化物顆粒球化和長大的速度最快，因為在這些區域擴散容易得多。
鐵素體在350～600℃發生回復過程。此時在低碳和中碳鋼中，板條馬氏體的板條內和板條界上的位錯通過合並和重新排列，使位錯密度顯著降低，並形成和原馬氏體內板條束密切關聯的長條狀鐵素體晶粒。原始馬氏體板條界可保持穩定到600℃；在高碳鋼中，針狀馬氏體內孿晶消失而形成的鐵素體，此時也仍然保持其針狀形貌。在600～700℃間鐵素體內發生明顯的再結晶，形成了等軸鐵素體晶粒。此後，Fe3C顆粒不斷變粗，鐵素體晶粒逐漸長大。
合金元素的影響
對一般回火過程的影響合金元素硅能推遲碳化物的形核和長大，並有力地阻滯ε-碳化物轉變為滲碳體；鋼中加入2%左右硅可以使ε-碳化物保持到400℃。在碳鋼中，馬氏體的正方度於300℃基本消失，而含Cr、Mo、W、V、Ti和Si等元素的鋼，在450℃甚至500℃回火後仍能保持一定的正方度。說明這些元素能推遲鐵碳過飽和固溶體的分解。反之，Mn和Ni促進這個分解過程（見合金鋼）。
合金元素對淬火後的殘留奧氏體量也有很大影響。殘留奧氏體圍繞馬氏體板條成細網路；經300℃回火後這些奧氏體分解，在板條界產生滲碳體薄膜。殘留奧氏體含量高時，這種連續薄膜很可能是造成回火馬氏體脆性（300～350℃）的原因之一。合金元素，尤其是Cr、Si、W、Mo等，進入滲碳體結構內，把滲碳體顆粒粗化溫度由350～400℃提高到500～550℃，從而抑制回火軟化過程，同時也阻礙鐵素體的晶粒長大。
特殊碳化物和次生硬化當鋼中存在濃度足夠高的強碳化物形成元素時，在溫度為450～650℃范圍內，能取代滲碳體而形成它們自己的特殊碳化物。形成特殊碳化物時需要合金元素的擴散和再分配，而這些元素在鐵中的擴散系數比C、N等元素要低幾個數量級。因此在形核長大前需要一定的溫度條件。基於同樣理由，這些特殊碳化物的長大速度很低。在450～650℃形成的高度彌散的特殊碳化物，即使長期回火後仍保持其彌散性。圖4表明，在450～650℃之間合金碳化物的形成對基體產生強化作用，使鋼的硬度重新升高，出現峰值。這一現象稱為次生硬化。
鋼在回火後的性能：
淬火鋼回火後的性能取決於它的內部顯微組織；鋼的顯微組織又隨其化學成分、淬火工藝及回火工藝而異。碳鋼在100～250℃之間回火後能獲得較好的力學性能。合金結構鋼在200～700℃之間回火後的力學性能的典型變化如圖5所示。從圖5可以看出，隨著回火溫度的升高，鋼的抗拉強度σb單調下降；屈服強度σ0.3先稍升高而後降低；斷面收縮率ψ和伸長率δ不斷改善；韌性（用斷裂韌度K1c為指標）總的趨勢是上升，但在300～400℃之間和500～550℃之間出現兩個極小值，相應地被稱為低溫回火脆性與高溫回火脆性。因此，為了獲得良好的綜合力學性能，合金結構鋼往往在三個不同溫度范圍回火：超高強度鋼約在200～300℃；彈簧鋼在460℃附近；調質鋼在550～650℃回火。碳素及合金工具鋼要求具有高硬度和高強度，回火溫度一般不超過200℃。回火時具有次生硬化的合金結構鋼、模具鋼和高速鋼等都在500～650℃范圍內回火。
回火脆性：
低溫回火脆性：許多合金鋼淬火成馬氏體後在250～400℃回火中發生的脆化現象。已經發生的脆化不能用重新加熱的方法消除，因此又稱為不可逆回火脆性。引起低溫回火脆性的原因已作了大量研究。普遍認為，淬火鋼在250～400℃范圍內回火時，滲碳體在原奧氏體晶界或在馬氏體界面上析出，形成薄殼，是導致低溫回火脆性的主要原因。鋼中加入一定量的硅，推遲回火時滲碳體的形成，可提高發生低溫回火脆性的溫度，所以含硅的超高強度鋼可在300～320℃回火而不發生脆化，有利於改進綜合力學性能。
高溫回火脆性：許多合金鋼淬火後在500～550℃之間回火，或在600℃以上溫度回火後以緩慢的冷卻速度通過500～550℃區間時發生的脆化現象。如果重新加熱到600℃以上溫度後快速冷卻，可以恢復韌性，因此又稱為可逆回火脆性。已經證明，鋼中P、Sn、Sb、As等雜質元素在500～550℃溫度向原奧氏體晶界偏聚，導致高溫回火脆性；Ni、Mn等元素可以和P、Sb等雜質元素發生晶界協同偏聚（cosegregation),Cr元素則又促進這種協同偏聚，所以這些元素都加劇鋼的高溫回火脆性。相反，鉬與磷交互作用，阻礙磷在晶界的偏聚，可以減輕高溫回火脆性。稀土元素也有類似的作用。鋼在600℃以上溫度回火後快速冷卻可以抑止磷的偏析，在熱處理操作中常用來避免發生高溫回火脆性。
Ⅲ 合金元素在鋼中的基本作用有哪些
合金結構鋼由於具有合適的淬透性，經適宜的金屬熱處理後，顯微組織為均勻的索氏體、貝氏體或極細的珠光體，因而具有較高的抗拉強度和屈強比（一般在0.85左右），較高的韌性和疲勞強度，和較低的韌性－脆性轉變溫度，可用於製造截面尺寸較大的機器零件。
合金元素在結構鋼中的作用：
①增大鋼的淬透性。淬透性是指鋼淬火時，從表層起淬成馬氏體層的深度，是取得良好綜合性能的主要參數。除Co外，幾乎所有合金元素如Mn、Mo、Cr、Ni、Si和C、N、B等都能提高鋼的淬透性，其中Mn、Mo、Cr、B的作用最強，其次是Ni、Si、Cu。而強碳化物形成元素如V、Ti、Nb等，只有溶於奧氏體中時才能增大鋼的淬透性。
②影響鋼的回火過程。由於合金元素在回火時能阻礙鋼中各種原子的擴散，因而在同樣溫度下和碳素鋼相比，一般均起到延遲馬氏體的分解和碳化物的聚集長大作用，從而提高鋼的回火穩定性，即提高鋼的抗回火軟化能力，V、W、Ti、Cr、Mo、Si的作用比較顯著，Al、Mn、Ni的作用不明顯。含有較高含量的碳化物形成元素如V、W、Mo等的鋼，在500～600℃回火時，析出細小彌散的特殊碳化物質點如V4C3、Mo2C、W2C等，代替部分較粗大的合金滲碳體，使鋼的強度不再下降反而升高，即出現二次硬化（見回火）。Mo對鋼的回火脆性有阻止或減弱的作用。
③影響鋼的強化和韌化。Ni以固溶強化方式強化鐵素體；Mo、V、Nb等碳化物形成元素，既以彌散硬化方式又以固溶強化方式提高鋼的屈服強度；碳的強化作用最顯著。此外，加入這些合金元素，一般都細化奧氏體晶粒，增加晶界的強化作用。影響鋼的韌性因素比較復雜，Ni改善鋼的韌性；Mn易使奧氏體晶粒粗化，對回火脆性敏感；降低P、S含量，提高鋼的純凈度，對改善鋼的韌性有重要作用（見金屬的強化）。
Ⅳ 合金元素對回火轉變有何影響
對回火轉變的影響，合金元素對回火轉變有哪些影響
1、合金元素對奧氏體化的影響奧氏體晶粒在鐵素體與碳化物邊界處生核並長大；剩餘碳化物的溶解；奧氏體成分的均勻化，在高溫停留時奧氏體晶粒的長大粗化等過程。在鋼中加入合金元素對後三個過程有較大的影響。
（1）含有碳化物形成元素的合金鋼，其組織中的碳化物，是比滲碳體更穩定的合金滲碳體或特殊碳化物，因此，在奧氏體化加熱時碳化物較難溶解，即需要較高的溫度和較長的時間。一般來說，合金元素形成碳化物的傾向愈強，其碳化物也愈難溶解。
（2）合金元素在奧氏體中的均勻化，也需要較長時間，因為合金元素的擴散速度，均遠低於碳的擴散速度。
（3）某些合金元素強烈地阻礙著奧氏體晶粒的粗化過程，這主要與合金碳化物很難溶解有關，未溶解的碳化物阻礙了奧氏體晶界的遷移，因此，含有較強的碳化物形成元素(如鉬、鎢，釩，鈮、鈦等)的鋼，在奧氏體化加熱時，易於獲得細晶粒的組織。
各合金元素對奧氏體晶粒粗化過程的影響，一般可歸納如下：
1）強烈阻止晶粒粗化的元素：鈦、鈮、釩、鋁等，其中以鈦的作用最強。
2）鎢、鉬、鉻等中強碳化物形成元素，也顯著地阻礙奧氏體晶粒粗化過程。
3）一般認為硅和鎳也能阻礙奧氏體晶粒的粗化，但作用不明顯。
4）錳和磷是促使奧氏體晶粒粗化的元素。
2、合金元素對奧氏體分解轉變的影響多數合金元素使奧氏體分解轉變的速度減慢，即C曲線向右移，也就是提高了鋼的淬透性。合金元素對馬氏體轉變的影響增加冷卻時間，降低冷卻速度。
另外，合金元素對馬氏體開始轉變溫度(Ms點)也有明顯的影響。多數合金元素均使馬氏體開始轉變溫度(Ms點)降低，其中錳、鉻、鎳的作用最為強烈，只有鋁、鈷是提高Ms點。
3、合金元素對回火轉變的影響合金元素對淬火鋼回火轉變的影響主要有下列三個方面。
（1）提高鋼的回火穩定性
這主要表現為合金元素在回火過程中推遲了馬氏體的分解和殘余奧氏體的轉變，提高了鐵素體的再結晶溫度，使碳化物難以聚集長大而保持較大的彌散度，從而提高了鋼對回火軟化的抗力，即提高了鋼的回火穩定性。
（2）產生二次硬化一些合金元素加入鋼中，在回火時，鋼的硬度並不是隨回火溫度的升高一直降低的，而是在達到某一溫度後，硬度開始增加，並隨著回火溫度的進一步提高，硬度也進一步增大，直至達到峰值。這種現象稱為回火過程的二次硬化。圖回火二次硬化現象與合金鋼回火時析出物的性質有關。當回火溫度低於約450℃時，鋼中析出滲碳體，在450℃以上滲碳體溶解，鋼中開始沉澱析出彌散穩定的難熔碳化物Mo2C、VC等，使鋼的硬度開始升高，而在550～600℃左右沉澱析出過程完成，鋼的硬度達到峰值。
（3）增大回火脆性
鋼在回火過程中出現的第乙類回火脆性(250～400C回火)t即回火馬氏體脆性和第二類回火脆性(450～600～C回火)，即高溫回火脆性均與鋼中存在的合金元素有關。
Ⅳ 什麼是回火穩定性提高回火穩定性的作用是什麼
回火穩定性指隨回火溫度升高，材料的強度和硬度下降快慢的程度，也稱回火抗力或抗回火軟化能力。通常以鋼的回火溫度-硬度曲線來表示，硬度下降慢則表示回火穩定性高或回火抗力大。回火穩定性也是與回火時組織變化相聯系的，它與鋼的熱穩定性共同表徵鋼在高溫下的組織穩定性程度，表徵模具在高溫下的變形抗力。 合金元素對淬火鋼回火轉變的影響 提高鋼的回火穩定性：這主要表現為合金元素在回火過程中推遲了馬氏體的分解和殘余奧氏體的轉變，提高了鐵素體的再結晶溫度，使碳化物難以聚集長大而保持較大的彌散度，從而提高了鋼對回火軟化的抗力，即提高了鋼的回火穩定性。