什么是合金钢( 二 )

钢的淬透性(见淬火)主要取决于化学成分和晶粒尺寸。除钴和铝外，大多数合金元素溶解在固溶体中，抑制过冷奥氏体向珠光体和贝氏体转变，增加马氏体组织数量，即提高钢的淬透性。一些碳化物形成元素，如钒、钛、锆、钨等。如果它们形成碳化物并将碳固定在钢中，它们会降低淬透性，而容易使晶粒粗化的元素，如锰，可以提高淬透性；细化晶粒的元素，如铝，会降低淬透性。硼是一种显著影响淬透性的元素。即使合金钢中只含有十万份硼，钢的淬透性也能显著提高。但是硼的这种作用只对中低碳钢有效，对高碳钢完全无效。
对钢的机械性能和回火性能的影响钢的性能取决于铁固溶体和碳化物的性质及其相对分布。合金元素对钢的力学性能的影响也与此有关。溶解在铁素体中的合金元素起到固溶强化的作用，提高了强度和硬度，但同时相对降低了韧性和塑性。其中磷和硅的固溶强化效果最为显著，硅对韧性的影响也最为严重。少量的锰、铬或镍可以提高铁素体的韧性。
调质钢的韧脆转变温度是评价其力学性能的重要指标。(1)提高转变温度的元素有硼、磷、碳、硅、铜、钼和铬；降低转变温度的元素为镍和锰； Ti和V是少量升高转变温度，大量降低转变温度的元素。(4) Al是少量降低，大量升高转变温度的元素。
合金钢的回火稳定性优于碳钢，这是因为合金元素在回火过程中阻碍了钢中原子的扩散，从而起到了延缓马氏体分解和抵抗相同温度下回火软化的作用。对合金钢回火稳定性有显著影响的元素有钒、钨、钛、铬、钼、钴和硅。铝、锰、镍等元素影响不明显。可见，碳化物形成元素对回火软化有显著的延迟作用。虽然钴和硅是不形成碳化物的元素，但它们在渗碳体核的形成中起着重要作用和长大，有强烈的延迟作用，因此，也有延迟回火软化的作用。各种合金元素对回火脆性影响的程度是不同的。定性地说，锰、铬、氮、磷、钒、铜、镍等均有促进回火脆性的倾向。钼的作用较特殊，它加入已有回火脆性的合金钢（例如含锰、铬等）中，能显著地降低回火脆性倾向；若单独加入普通碳素钢中，则成为促进回火脆性倾向的元素。钨的作用与钼相似，但对回火脆性的影响尚未十分确定。
对钢的焊接性和被切削性的影响焊接性和被切削性是衡量钢的工艺性能好坏的主要方面。凡能提高淬透性的合金元素均对钢的焊接性不利。因为在焊缝热影响区靠近熔合线一侧冷却时易形成马氏体等硬脆组织，有导致开裂的危险。另一方面，热影响区靠近熔合线处的晶粒因受高热容易粗化，因此，合金钢中含有可使晶粒细化的元素如钛、钒等是有益的。硅含量高，焊接时会发生严重喷溅。硫含量高容易产生热裂，同时会逸出二氧化硫气体，在焊接金属内形成气孔和疏松。磷含量高容易导致冷裂。
钢中加入适量的硫、铅等元素可改善钢的被切削性（见易切削钢）。合金钢中的合金元素一般会使钢的硬度增加，因而增高切削抗力，加剧刀具磨损。通过改变钢的基体组织、夹杂物的种类、数量和形状可以影响钢的被切削性。对钢的耐蚀性能的影响铬是不锈耐酸钢和耐热钢的主要合金元素。合金钢中含铬量若达到12%左右，在钢的表面便形成致密的铬的氧化物，使钢在氧化性介质中的耐蚀性发生突变而大大提高。铬、铝、硅等元素，能提高钢的抗氧化性和抗高温气体的腐蚀性能，但过量的铝和硅则会使钢的热塑性变坏。镍主要用来形成和稳定奥氏体组织，使钢获得良好的力学性能、耐蚀性能和工艺性能。钼能使不锈耐酸钢很快钝化，提高对含有氯离子的溶液及其他非氧化性介质的耐蚀能力。钛、铌通常用来固定合金钢中的碳，使它生成稳定的碳化物，以减轻碳对合金钢耐蚀性能的有害作用。铜和磷配合使用时，可提高钢的耐大气腐蚀性能。