為什麼合金鋼中含碳

❶ C、Mn、Si、S、P、Cr、Mo元素在鋼中的作用和熱處理時的影響

1. 碳（C）：在鋼中，碳含量的增加會提升其屈服點和抗拉強度，但同時會降低塑性和抗沖擊性。碳含量超過0.23％時，鋼的可焊性會惡化，因此適用於焊接的鋼材通常碳含量不超過0.20％。高碳含量還會降低鋼的耐大氣腐蝕性，使得露天堆場中的高碳鋼更易受到腐蝕；此外，碳會提高鋼的冷脆性和年齡敏感性，導致機械性能的波動。
2. 錳（Mn）：錳在鋼中起到良好的脫氧和脫硫作用。它能夠消除或減少由硫引起的熱脆性，從而改善鋼的熱加工性能。錳與鐵形成固溶體，增加了鐵素體和奧氏體的硬度和強度。作為一種碳化物形成元素，錳會進入滲碳體中替代部分鐵原子。它還能降低鋼的臨界轉變溫度，促進珠光體的形成，並提高鋼的淬透性。錳含量不超過2％時，常與其他元素組合用於製造多種合金鋼。
3. 硅（Si）：硅可以提高鋼的硬度和強度，其效果僅次於磷，強於錳、鎳、鉻、鎢、鉬和釩。然而，當硅含量超過3％時，鋼的可塑性和韌性會顯著下降。硅還能提高鋼的彈性極限、屈服強度和屈服比，以及疲勞強度和疲勞比，這就是硅或硅錳鋼可用作彈簧鋼的原因。硅還能降低鋼的密度、導熱性和導電性，並促進鐵素體晶粒的粗化。
4. 硫（S）：硫在鋼中以易切削的形式存在，可以提高鋼的切削性能。然而，硫也是一種有害元素，因為它會降低鋼的質量和延展性。在高溫下，硫會以FeS的形式存在，導致鋼的熱脆性。因此，硫需要得到適當的控制。
5. 磷（P）：磷在鋼中具有固溶強化和冷加工硬化的效果。它可以提高鋼的強度和耐大氣腐蝕性，但會降低其冷沖壓性能。磷與硫和錳結合可以提高鋼的切削性能，適用於易切削鋼。然而，磷也會導致嚴重的偏析和回火脆性，並顯著降低鋼的塑性和韌性。
6. 鉻（Cr）：鉻可以提高鋼的淬透性和熱強度，並具有二次硬化效果。它能夠提高高碳鋼的硬度和耐磨性，而不會使鋼變脆。當鉻含量超過12％時，鋼具有良好的高溫抗氧化性和抗氧化介質腐蝕性，是不銹耐酸鋼和耐熱鋼的主要合金元素。
7. 鉬（Mo）：鉬能夠提高鋼的淬透性和熱強度，防止回火脆性，提高剩磁和矯頑力以及耐腐蝕性。在淬火和回火鋼中，鉬可以加深和硬化較大截面的部分，提高鋼的回火抗力或回火穩定性。這使得零件在較高溫度下回火時，能更有效地減少殘余應力，提高塑性。

❷ 合金鋼中的主要合金元素都起什麼作用

鋼是以鐵為基本成分的多元素金屬。純鐵有很好的塑性及韌性，但強度很低。所以，總要根據不同需要加入不同的元素，以改善鋼的性能。主要元素的作用如下：
碳（c）碳是鋼中的主要元素，隨著鋼中含碳量的增加，鋼的常溫強度、硬度提高，但塑性、韌性及焊接能降低。所以，鍋爐承壓元件用鋼的含碳量一般為0.1%~0.25%。
錳（mn）錳可以提高鋼的常溫強度、硬度及耐磨性，含量高時，焊接應力增加。錳可使鋼的高溫短時強度提高，但對持久強度和蠕變極限及沒有明顯的影響。
鉬（mo）和鉻（cr）鉬和鉻都能提高鋼的強度。鉻對提高鋼的高溫組織穩定性能——抵制珠光體球化、石墨化、抗高溫氧化有明顯效果。並能提高抗腐蝕性。但含鉻高的鋼，焊接裂紋敏感性強，溫差應力也大。鉬對提高鋼的持久強高度有明顯作用。鉬有石墨化傾向可加鉻防病止，鉻的脆化可用鉬化可用防止，二者共存可以提高鋼的綜合性能。
釩（v）釩在鋼中能提高高溫組織穩定性，還能抵消鉻對焊接性能的不利影響。
鈦（ti）鈦可提高鋼的持久強度，在抵合金鋼中，還可改善鋼的焊接性能。
鎢（w）鎢可提高鋼的持久強度及高溫硬度。
硅（si）硅能提高鋼的強度、耐磨性及抗氧化能力。與鉻共存時，可提高抗高溫氧化能力，也可提高在煙氣中的抗腐蝕性能。
鈮（nb）鈮與鈦的作用相同，可提高鋼有熱強性。
硼（b）硼的突出作用是提高鋼的淬透性。在耐熱鋼中可提高鋼的熱強性及持久塑性。

❸ 炭對鋼材的影響

碳是鋼鐵材料的主要合金元素，因此鋼鐵材料也可以稱為鐵碳合金。碳在鋼專材中的主要作用是：屬
1.形成固溶體組織，提高鋼的強度，如鐵素體、奧氏體組織，都溶解有碳元素；
2.形成碳化物組織，可提高鋼的硬度及耐磨性。如滲碳體，即Fe3C，就是碳化物組織。
因此，碳在鋼材中，含碳量越高，鋼的強度、硬度就越高，但塑性、韌性也會隨之降低；反之，含碳量越低，鋼的塑性、韌性越高，其強度、硬度也會隨之降低。
因此，含碳量的高低決定了鋼材的用途：低碳鋼（含碳量＜0.25%），一般用作型材及沖壓材料；中碳鋼（含碳量＜0.6%），一般用作機械零件；高碳鋼（含碳量＞0.7%），一般用作工具、刀具及模具等。

❹ 合金鋼的作用

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，當碳含量超過0.23%時，鋼的焊接性能變壞，因此用於焊接的低合金結構鋼，含碳量一般不超過0.20%。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；此外，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，所以鎮靜鋼含有0.15－0.30%的硅。如果鋼中含硅量超過0.50-0.60%,硅就算合金元素。硅能顯著提高鋼的彈性極限，屈服點和抗拉強度，故廣泛用於作彈簧鋼。在調質結構鋼中加入1.0－1.2%的硅，強度可提高15－20%。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。含硅1－4%的低碳鋼，具有極高的導磁率，用於電器工業做矽鋼片。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0.30－0.50%。在碳素鋼中加入0.70%以上時就算「錳鋼」，較一般鋼量的鋼不但有足夠的韌性，且有較高的強度和硬度，提高鋼的淬性，改善鋼的熱加工性能，如16Mn鋼比A3屈服點高40%。含錳11－14%的鋼有極高的耐磨性，用於挖土機鏟斗，球磨機襯板等。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。因此通常要求鋼中含磷量小於0.045%，優質鋼要求更低些。
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，在鍛造和軋制時造成裂紋。硫對焊接性能也不利，降低耐腐蝕性。所以通常要求硫含量小於0.055%，優質鋼要求小於0.040%。在鋼中加入0.08-0.20%的硫，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。但由於鎳是較稀缺的資源，故應盡量採用其他合金元素代用鎳鉻鋼。
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(長期在高溫下受到應力，發生變形，稱蠕變)。結構鋼中加入鉬，能提高機械性能。 還可以抑制合金鋼由於淬火而引起的脆性。在工具鋼中可提高紅性。
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。在鉻18鎳9奧氏體不銹鋼中加入適當的鈦，可避免晶間腐蝕。
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。在工具鋼加鎢，可顯著提高紅硬性和熱強性，作切削工具及鍛模具用。
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。在普通低合金鋼中加鈮，可提高抗大氣腐蝕及高溫下抗氫、氮、氨腐蝕能力。鈮可改善焊接性能。在奧氏體不銹鋼中加鈮，可防止晶間腐蝕現象。
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，銅含量超過0.5%塑性顯著降低。當銅含量小於0.50%對焊接性無影響。
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，如作深沖薄板的08Al鋼。鋁還具有抗氧化性和抗腐蝕性能，鋁與鉻、硅合用，可顯著提高鋼的高溫不起皮性能和耐高溫腐蝕的能力。鋁的缺點是影響鋼的熱加工性能、焊接性能和切削加工性能。
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。
17、氮(N):氮能提高鋼的強度，低溫韌性和焊接性，增加時效敏感性。
18、稀土(Xt)：稀土元素是指元素周期表中原子序數為57-71的15個鑭系元素。這些元素都是金屬，但他們的氧化物很象「土」，所以習慣上稱稀土。鋼中加入稀土，可以改變鋼中夾雜物的組成、形態、分布和性質，從而改善了鋼的各種性能，如韌性、焊接性，冷加工性能。在犁鏵鋼中加入稀土，可提高耐磨性。

❺ 合金鋼和碳鋼的區別

合金鋼是指鋼中除含硅和錳作為合金元素或脫氧元素外，還含有其他合金元素，有的還含有某些非金屬元素的鋼。根據鋼中合金元素含量的多少，又可分為低合金鋼，中合金鋼和高合金鋼。

而碳鋼主要指力學性能取決於鋼中的碳含量，而一般不添加大量的合金元素的鋼，有時也稱為普碳鋼或碳素鋼。

碳鋼也叫碳素鋼，含碳量WC小於2%的鐵碳合金。碳鋼除含碳外一般還含有少量的硅、錳、硫、磷按用途可以把碳鋼分為碳素結構鋼、碳素工具鋼和易切削結構鋼三類。按含碳量可以把碳鋼分為低碳鋼（WCle;0.25%）,中碳鋼（WC0.25%--0.6%）和高碳鋼（WC：0。6%）[11]

一般碳鋼中含碳量較高則硬度越高，強度也越高，但塑性較低。

兩者區別

一、用途不同

1、碳素鋼

1）Q195用於製造承載較小的零件、鐵絲、鐵圈、墊鐵、開口銷、拉桿、沖壓件以及焊接件等。

2）Q215 A用於製造拉桿、套圈、墊圈、滲圈、滲碳零件以及焊接件等。

3）Q235 A A、B級用於製造金屬結構件、心部強度要求不高的滲碳件或碳氮共滲件、拉桿、連桿、吊鉤、車鉤、螺栓、螺母、套筒、軸以及接件；C、D級用於製造重要的焊接結構件。

4）Q255 A用於製造轉軸、心軸、吊鉤、拉桿、搖桿、楔等強度要求不高的零件。此負焊接性尚可。

5）Q275用於製造軸類、鏈輪、齒輪、吊鉤等強度要求高的零件。

2、合金鋼

合金鋼是指鋼中除含硅和錳作為合金元素或脫氧元素外，還含有其他合金元素（如鉻、鎳、鉬、釩、鈦、銅、鎢、鋁、鈷、鈮、鋯和其他元素等），有的還含有某些非金屬元素（如硼、氮等）的鋼。

合金鋼的分類方法有很多，最常用的方法有按鋼中合金元素總量進行分類和按鋼的用途進行分類的兩種方法，根據鋼中合金元素含量的多少，又可分為低合金鋼，中合金鋼和高合金鋼。

按鋼的用途分可以分為結構鋼、工具鋼、模具鋼、不銹鋼、耐酸鋼等等。合金鋼的硬度耐磨性淬透性耐腐蝕性等比碳素鋼優秀在機械零件中應用比碳素鋼要廣。性能很突出。根據所添加的不同合金元素，可以具有各種不同的特殊性能。

二、包含元素不同

合金鋼與碳鋼相比含有較多其他元素。

1、合金鋼是指鋼中除含硅和錳作為合金元素或脫氧元素外，還含有其他合金元素，有的還含有某些非金屬元素的鋼。根據鋼中合金元素含量的多少，又可分為低合金鋼，中合金鋼和高合金鋼。

2、而碳鋼主要指力學性能取決於鋼中的碳含量，而一般不添加大量的合金元素的鋼，有時也稱為普碳鋼或碳素鋼。

三、化學性能不同

1、碳鋼中含有一定量的碳，硬度越大，強度也越高，但塑性較低。

2、而合金鋼中則再加入另外元素，如錳、鎳、鉻、硅等，使其獲得不同的機械與化學性能，以達到更好的使用要求。