钼、镍、铜、钒在钢种的作用是什么？材料知识阅读2010-01-05 20:25:24 阅读128 评论0 字号：大中小合金元素在钢中的作用Mn1、在低含量范围内，对钢具有很大的强化作用，提高强度、硬度和耐磨性2、降低钢的临界冷却速度，提高钢的淬透性3、稍稍改善钢的低温韧性4、在高含量范围内，作为主要的奥氏体化元素Si1、强化铁素体，提高钢的强度和硬度2、降低钢的临界冷却速度，提高钢的淬透性3、提高钢的氧化性腐蚀介质中的耐蚀性，提高钢的耐热性4、磁钢中的主要合金元素（含量在0.40%范围内时，改善热裂倾向，含量高时，易形成柱状晶，增加热裂倾向。

）Cr1、在低合金范围内，对钢具有很大的强化作用，提高强度、硬度和耐磨性2、降低钢的临界冷却速度，提高钢的淬透性3、提高钢的耐热性4、在高合金范围内，使钢具有对强氧化性酸类等腐蚀介质的耐腐蚀能力Mo1、强化铁素体，提高钢的强度和硬度2、降低钢的临界冷却速度，提高钢的淬透性3、提高钢的耐热性和高温强度Ni1、提高钢的强度，而不降低其塑性，改善钢的低温韧性2、降低钢的临界冷却速度，提高钢的淬透性3、扩大奥氏体区，是奥氏体化的有效元素4、本身具有一定耐蚀性，对一些还原性酸类有良好的耐蚀能力Al1、炼钢中起良好的脱氧作用2、细化钢的晶粒，提高钢的强度3、提高钢的抗氧化性能，提高不锈钢对强氧化性酸类的耐蚀能力RE1、炼钢中起脱硫、去气、净化钢液作用2、细化钢的晶粒，改善铸态组织S:1、硫在钢中以FeS-Fe共晶体存在于钢的晶粒周界，降低钢的力学性能，优制钢含硫量一般应限制在0.04%以下。

2、在机械制造中，有时为了改善某些钢的切削加工性能，人为将含硫量提高，以形成硫化物，起中断基体连续性的作用。

3、硫含量的提高，增加铸件热裂倾向。

H:炼钢过程中钢液从炉气中吸收氢钢液中氢的溶解度随温度升高而提高，在缓慢凝固条件下，氢以针孔形态析出。

快速凝固时，析出氢在铁的晶格内造成高应力状态，导致脆性。

N:炼钢过程中钢液从炉气中吸收氮1、钢液中溶解的氮在凝固过程中因溶解度降低而析出，并与钢中的Si、Al、Zr等元素化合，生成SiN、AlN 、ZrN等氮化物。

少量氮化物能细化钢的晶粒。

氮休物多时，会使钢的塑性和韧性降低。

2、氮属于扩大奥氏体区元素，在钢中可部分代替镍的作用，是铬锰氮不锈钢中的合金元素，，在超低碳不锈钢中，可代替碳的作用，提高钢的强度。

O:1、钢液中溶解的FeO 在凝固前温度降低过程中与钢液中的碳起反应，生成一氧化碳气泡，在铸件中造成气孔。

2、钢液凝固过程中，FeO因溶解度下降而析出在钢的晶粒周界处，降低钢的性能。

一、合金渗碳钢渗碳钢通常是指需经渗碳处理后使用的钢材，具有外硬内韧的性能，用于承受冲击的耐磨件，如汽车、拖拉机中的变速齿轮，内燃机上的凸轮轴、活塞销等。

[化学成分]：低碳，一般wC=0.10％～0.25％，以保证零件心部具有足够的塑性、韧性。

主要合金元素是Cr，还可加入Ni、Mn、B、W、Mo、V、Ti等，其中，Cr、Ni、Mn、B的主要作用是提高淬透性，使大尺寸零件淬火后心部得到低碳马氏体组织，以提高强度和韧性；少量的W、Mo、V、Ti能形成细小、难溶的碳化物，以阻止渗碳过程中高温、长时间保温条件下晶粒长大。

在零件表层形成的合金碳化物还可提高表面渗碳层的耐磨性。

[常用牌号]：主要有20Cr、20CrMnTi、20Cr2Ni4等。

20Cr钢常用来制造负荷不大、小尺寸的一般渗碳件，如小轴、小齿轮、活塞销等，也可在调质状态下使用，制造工作速度较大并承受中等冲击载荷的零件。

这个钢在渗碳时易过热，表面也容易出现渗碳体网。

20CrMnTi是应用最广泛的合金渗碳钢，用于截面在30mm以下、高速运转并承受中等或重载荷的重要渗碳件，如汽车、拖拉机的变速齿轮、轴等零件。

20Cr2Ni4钢用作大截面、较高载荷、交变载荷下工作的重要渗碳件，如内燃机车的主动牵引齿轮、柴油机曲轴等。

[热处理及性能]：预先热处理为正火，其目的是为了改变锻造状态的不正常组织，获得合适的硬度以利切削加工。

最终热处理一般是渗碳后淬火加上低温回火。

使表层获得高碳回火马氏体加碳化物，表面硬度一般为58～64HRC；而心部组织则视钢的淬透性高低及零件尺寸的大小而定，可得到低碳回火马氏体或其他非马氏体组织，心部具有良好的强韧性。

常用合金渗碳钢的牌号、化学成分、热处理、力学性能及用途（摘自GB/T3077—1999）牌号热处理力学性能应用举例第一次淬火温度/℃第二次淬火温度/℃回火温度σ σ δ5 AK/MPa /MPa /% /J不小于20Cr 880 水、油780～820 水、油200水、空540 835 10 47 截面在30mm以下形状复杂，心部要求较高强度、工作表面承受磨损的零件，如机床变速箱齿轮、凸轮、蜗杆、活塞销、爪形离合器等20Mn2 880 水、油200 水、空590 785 10 47 代替20钢制作小型渗碳齿轮、轴、轻载活塞销，汽车顶杆、变速箱操纵杆等20CrMnTi 880 油870 油200 水、空850 1080 10 55 在汽车、拖拉机工业中用于截面在30mm以下，承受高速、中或重载荷以及受冲击、摩擦的重要渗碳件，如齿轮、轴、齿轮轴、爪形离合器、蜗杆等20MnVB 860 油200 水、空885 1080 10 55 模数较大，载荷较重的中小渗碳件，如重型机床上的齿轮、轴，汽车后桥主动、从动齿轮等20MnTiB 860 油200 水、空930 1130 10 55 20CrMnTi的代用钢种，制作汽车、拖拉机上小截面、中等载荷的齿轮20Cr2Ni4 880 油780 油200 水、空1080 1180 10 63 大截面、较高载荷、交变载荷下工作的重要渗碳件，如大型齿轮、轴等注：表中各牌号的合金渗碳钢试样尺寸均为15mm。

二、合金调质钢合金调质钢主要用于制造在多种载荷（如扭转、弯曲、冲击等）下工作，受力比较复杂，要求具有良好综合力学性能的重要零件，一般需经调质处理后使用。

如汽车、拖拉机、机床等上的齿轮、轴类件、连杆、高强度螺栓等。

它是机械结构用钢的主体。

[化学成分]: 合金调质钢为中碳成分，碳的质量分数wC=0.25％～0.50％，以保证调质处理后具有良好的综合力学性能。

主加合金元素有Cr、Ni、Mn、Si、B等，能提高淬透性和强化钢材，而加入少量的W、Mo、V、Ti等元素可形成稳定的合金碳化物，阻止奥氏体晶粒长大，起细化晶粒及防止回火脆性的作用。

[常用牌号]：40Cr、35CrMo、38CrMoAl、40CrNiMoA等为常用的合金调质钢。

40Cr钢是应用最广泛的合金调质钢，主要用于较为重要的中小型调质件；如机床齿轮、主轴、花键轴、顶尖套等。

35CrMo适用于制造截面较大、载荷较重的调质件和较为重要的中型调质件，如汽轮机的转子、重型汽车的曲轴等。

40CrNiMoA适宜于制作重载、大截面的重要调质件，如挖掘机传动轴、卷板机轴等。

38CrMoAl是氮化钢，主要用于制造尺寸精确、表面耐磨性要求很高的中小型调质件，如精密磨床主轴、精密镗床丝杠等。

[热处理及性能]：合金调质钢的最终热处理为调质处理，以获得回火索氏体组织，具有良好的综合力学性能；对于某些受冲击的表面耐磨零件，也可在调质后进行表面淬火并低温回火，或调质后氮化处理。

而对于大截面的碳素调质钢零件，往往使用正火代替调质处理。

常用合金调质钢的牌号、化学成分、热处理、力学性能及用途（摘自GB/T3077—1999）注：表中38CrMoAl钢试样毛坯尺寸为φ30mm，其余牌号合金调质钢试样毛坯尺寸均为φ25mm。

三、合金弹簧钢弹簧是起缓冲、减振和储能等作用。

弹簧一般是在交变应力下工作，常见的破坏形式是疲劳破坏，因此，必须具有高的屈服点和屈强比（σs/ σb）、弹性极限、抗疲劳性能，以保证弹簧有足够的弹性变形能力并能承受较大的载荷。

同时，弹簧钢还要求具有一定的塑性与韧性，一定的淬透性，不易脱碳及不易过热。

一些特殊弹簧还要求有耐热性、耐蚀性或在长时间内有稳定的弹性。

中碳钢和高碳钢都可作弹簧使用，但因其淬透性和强度较低，只能用来制造截面较小、受力较小的弹簧。

合金弹簧钢则可制造截面较大、屈服极限较高的重要弹簧。

[化学成分]：合金弹簧钢为中、高碳成分，一般wC=0.5％～0.7％，以满足高弹性、高强度的性能要求。

加入的合金元素主要是Si、Mn、Cr，作用是强化铁素体、提高淬透性和耐回火性。

但加入过多的Si会造成钢在加热时表面容易脱碳，加入过多的Mn容易使晶粒长大。

加入少量的V和Mo可细化晶粒，从而进一步提高强度并改善韧性。

此外，它们还有进一步提高淬透性和耐回火性的作用。

汽车板簧减震[常用牌号]：常用合金弹簧钢的牌号、化学成分、热处理、力学性能及用途见表6－4。

常用的合金弹簧钢有60Si2Mn、50CrV A、30W4Cr2V A等。

60Si2Mn钢是应用最广泛的合金弹簧钢，其生产量约为合金弹簧钢产量的80％。

它的强度、淬透性、耐回火性都比碳素弹簧钢高，工作温度达250℃，缺点是脱碳倾向较大，适于制造厚度小于10mm的板簧和截面尺寸小于25mm的螺旋弹簧，在重型机械、铁道车辆、汽车、拖拉机上都有广泛的应用。

50CrV A钢的力学性能与60Si2Mn钢相近，但淬透性更高，钢中Cr和V能提高弹性极限、强度、韧性和耐回火性，常用于制作承受重载荷、工作温度较高及截面尺寸较大的弹簧。

30W4Cr2V A是高强度的耐热弹簧，用于500℃以下工作的锅炉主安全阀弹簧、汽轮机汽封弹簧等。

[弹簧成型方法]：对直径或板簧厚度大于10 mm的大弹簧，可在比正常淬火温度高出50～80℃的温度热成形，对直径或板簧厚度小于8～10mm的小弹簧，常用冷拔弹簧钢丝冷卷成形。

[热处理]：为保证弹簧具有高的强度和足够的韧性，通常采用淬火+中温回火。

对热成形弹簧，可采用热成形余热淬火，对热冷成形的弹簧，有时可省去淬火、中温回火工艺，成形后只需进行200～300℃进行去应力退火即可。

弹簧钢热处理后通常进行喷丸处理，其目的是在弹簧表面产生残余压应力，以提高弹簧的疲劳强度。

[性能]：硬度为40～48HRC，有较高的弹性极限和疲劳强度，以及一定的塑性和韧性。

卷簧涡旋弹簧止回弹簧卷拉簧板簧弹簧垫圈常用合金弹簧钢的牌号、化学成分、热处理、力学性能及用途（摘自GB/T1222—1984）注：表列性能适用于截面单边尺寸≤80mm的钢材四、轴承钢[轴承钢性能要求]：主要用于制造滚动轴承的内圈、外圈、滚动体和保持架。

滚动轴承工作时，内、外圈与滚动体的高速相对运动使其接触面受到强烈的摩擦，因此要求所用材料具有高耐磨性；内、外圈与滚动体的接触面积很小，载荷集中作用于局部区域，使接触处容易压出凹坑，因此要求所用材料具有高硬度；内、外圈与滚动体的接触位置不断变化，受力位置和应力大小也随之不断变化，在这种周期性的交变载荷作用下，内、外圈和滚动体的接触表面会出现小块金属剥落现象，因此要求所用材料具有高的接触疲劳强度。