钢本质上是铁和碳与某些附加元素合金。 合金化过程用于改变钢的化学成分并改善其性能，或调整它们以满足特定应用的要求。
钢合金剂的优点：
不同的合金元素各自对钢的性能有各自的影响。 通过合金化可以改善的一些特性包括：
- 稳定奥氏体 ： 镍 ， 锰 ， 钴和铜等元素会增加奥氏体存在的温度范围。
- 稳定铁素体 ： 铬 ， 钨 ， 钼 ，钒， 铝和硅可以降低碳在奥氏体中的溶解度。 这导致钢中碳化物量的增加并降低奥氏体存在的温度范围。
- 碳化物成形 ：许多次要金属，包括铬 ，钨，钼， 钛 ，铌，钽和锆，形成坚固的碳化物 - 钢中 - 增加硬度和强度。 这种钢通常用于制造高速钢和热作模具钢。
- 石墨化 ：硅，镍，钴和铝可降低钢中碳化物的稳定性，促进它们的分解和游离石墨的形成。
- 共析物浓度的降低 ：钛，钼，钨，硅，铬和镍均降低了碳的共析浓度。
- 提高耐腐蚀性 ：铝，硅和铬在钢表面形成保护性氧化层，从而保护金属在某些环境下不会进一步恶化。
常用钢合金剂：
下面列出了常用的合金元素及其对钢材的影响（括号中的标准含量）：
- 铝 （0.95-1.30％）：脱氧剂。 用于限制奥氏体晶粒的生长。
- 硼 （0.001-0.003％）：改善变形性和机械加工性的淬透性剂。 硼被添加到完全杀死的钢中，只需要添加非常少量的硬化剂就可以了。 添加硼在低碳钢中最为有效。
- 铬 （0.5-18％）：不锈钢的关键组成部分。 铬含量超过12％时，铬显着提高耐腐蚀性。 该金属还提高了淬透性，强度， 热处理响应和耐磨性。
- 钴 ：提高高温下的强度和磁导率。
- 铜 （0.1-0.4％）：通常作为钢中的残余剂发现，还添加铜以产生沉淀硬化性能并增加耐腐蚀性。
- 铅 ：虽然实际上不溶于液态或固态钢，但为了改善机械加工性，有时会在浇注时通过机械分散将铅添加到碳钢中。
- 锰 （0.25-13％）：通过消除铁硫化物的形成而增加高温下的强度。 锰还改善了淬透性， 延展性和耐磨性。 像镍一样，锰是一种奥氏体形成元素，可用于AISI 200系列奥氏体不锈钢作为镍的替代品。
- 钼 （0.2-5.0％）：少量存在于不锈钢中，钼增加淬透性和强度，特别是在高温下。 钼常用于铬镍奥氏体钢中，可防止氯化物和硫化学物质引起的点蚀。
- 镍 （2-20％）：另一种对不锈钢至关重要的合金元素，镍的添加量高于8％，适用于高铬不锈钢。 镍增加了强度，冲击强度和韧性，同时还提高了抗氧化和腐蚀性。 少量添加时，它在低温下也能增加韧性。
- 铌 ：具有通过形成硬质碳化物来稳定碳的好处，因此常常在高温钢中发现。 少量的铌可显着提高钢的屈服强度，并在较小程度上提高钢的抗拉强度，并且具有适度的沉淀强化该效应。
- 氮 ：提高不锈钢的奥氏体稳定性，并提高这种钢的屈服强度。
- 磷：磷通常与硫一起添加，以提高低合金钢的机械加工性。 它还增加了强度并增加了耐腐蚀性。
- 硒 ：提高机械加工性。
- 硅 （0.2-2.0％）：这种准金属提高了强度，弹性，耐酸性，并导致较大的晶粒尺寸，从而导致更大的磁导率。 由于硅用于生产钢中的脱氧剂，因此在所有等级的钢中几乎都会发现一定比例的硅。
- 硫 （0.08-0.15％）：少量添加硫可提高机械加工性而不会导致热脆性。 随着锰的加入，由于硫化锰具有比硫化铁更高的熔点，因此热脆性进一步降低。
- 钛 ：提高强度和耐腐蚀性，同时限制奥氏体晶粒尺寸。 钛含量为0.25-0.60％时，碳与钛结合，使铬保留在晶界处并抵抗氧化。
- 钨 ：产生稳定的碳化物并细化晶粒尺寸以增加硬度，特别是在高温下。
- 钒 （0.15％）：与钛和铌一样，钒可以产生稳定的碳化物，从而提高高温下的强度。 通过促进细晶粒结构，可以保持延展性。
- 锆 （0.1％）：增加强度并限制晶粒尺寸。 在非常低的温度下（低于冰点），强度可以显着提高。 包括高达约0.1％含量的锆的钢将具有更小的晶粒尺寸并且抗断裂。
来源：子公司。 物质和技术。 合金元素对钢的性能影响。 （www.substech.com）Chase合金。 合金元素在钢中的作用。 （www.chasealloys.co.uk）
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