不同合金元素含量对合金钢性能的影响

2021-10-21

作为一个机械企业，无论是参阅委托加工方的图纸或者己方设计生产活动中，都会碰到各种类钢的选择材质的问题。根据适用的环境的不同，我们应当选择不同种类的钢。常用的钢材有A3钢、45钢、Q235、Q34以及各种类合金钢。

钢如果按用途可分为结构钢、工具钢和特殊钢，如果按化学成分可分为碳素钢和合金钢。碳素结构钢的含碳量一般不超过0.7%。含碳量低于0.25%的低碳钢，它的强度极限和屈服极限较低，塑性较高，常用作制作螺钉、螺母；含碳量在0.3%~0.5%的中碳钢，其综合力学性能较好，既有较高的强度，又有一定的塑性和韧性，常用作受力较大的螺栓、齿轮、轴等；含碳量在0.55%~0.7%的高碳钢，具有较高的强度和弹性，多用来制作普通的板弹簧，钢丝绳等。

合金钢是指为改善钢的性能而特意加入了合金元素。合金钢的性能不仅取决于化学成分，而且在更大程度上取决于适当的热处理。优质合金钢能够满足特殊的使用要求，较碳素结构钢机械性能好，但价格较贵，它们之间最主要的区别就是有无合金元素的加入。

不同合金元素含量对其性能的影响：

锰（Mn）能提高钢的最大强度和硬度，能削弱和消除硫使钢变脆的不良影响，炼钢过程中，锰是良好的脱氧剂和脱硫剂。缺点是降低焊接性能和抗腐蚀能力。

铬（Cr）能显著提高钢的强度和硬度，提高钢的高温机械性能，且铬使得钢具有良好的抗腐蚀性和抗氧化性，常用在不锈钢和耐热钢的制造过程中。缺点是会提高钢的脆性转变温度，促使钢回火脆性提高。

镍（Ni）是一种非常好的元素，能提高强度和硬度，而不降低钢的韧性使钢保持良好的塑性，有优异的抗腐蚀性，在高温下有防锈和耐热能力。缺点是镍是一种稀缺资源，故常采用其他合金元素代替镍铬钢。

钼（Mo）能使钢的晶粒细化，提高淬透性（淬透性指钢在一定条件下淬火时获得淬透层深度的能力）和热强性，在高温时保持足够的强度和抗蠕变（长期高温下受到应力发生形变成为蠕变）能力，抑制合金钢由于淬火而引起的脆性。

钒（V）是钢的优良脱氧剂，使钢的晶粒细化，提高强度和韧性。经适当的热处理使碳化物弥散析出时，钒可提高钢的高温持久强度和蠕变抗力，价格虽较硅、锰、钛、钼略贵。

钨（W）钨熔点高（3410°），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。