鑄造低合金鋼常用的合金元素有Mn、Si、Cr、Ni、Mo和Cu，除Mo以外，加入量通常大于1%。
一、錳
錳在鋼中一部分溶于鐵素體,如經熱處理后鋼中有殘留奧氏體,則奧氏體中也溶有錳;另一部分形成碳化物Mn3C,Mn3C又與滲碳體復合成為含錳滲碳體(Fe,Mn)3C。錳在鋼中擴大奧氏體區,使鋼的上臨界溫度和共析溫度降低。同時,錳還能使過冷奧氏體的分解速率顯著降低。因此,錳在鋼中除有固溶強化作用外,還可以提高鋼的淬透性,而且在這方面,錳可以說是作用最強的合金元素。
錳使共析點向碳含量低的方向偏移,在碳含量和冷卻速率相同的情況下,提高鋼中的錳含量可使組織中的珠光體量增多、分散度增大,從而提高鋼的強度和硬度。此外,由于奧氏體區擴大,上臨界溫度降低,二次結晶過程中,先共析鐵素體因在較低的溫度析出而得以細化。錳還可使馬氏體轉變的開始溫度降低,淬火后組織中殘留奧氏體增多,鋼的塑性較好,淬火時產生的應力和變形都較少。
用錳作為合金元素的鋼也有缺點：一是對過熱敏感,易導致晶粒粗大;二是對回火脆性敏感。
二、硅
硅在鋼中不形成碳化物,也不溶于碳化物,只固溶于金屬基體。鐵素體中固溶的硅有較強的固溶強化作用,能使鋼的強度和硬度提高,塑性和韌性則有所下降。共析轉變過程中,過冷奧氏體中析出片狀滲碳體時,硅不進入滲碳體,全部聚集于滲碳體周圍,阻礙片狀滲碳體生長。所以,硅有細化珠光體的作用。在低碳鋼中,硅有促進硬化的作用,因為硅阻礙珠光體轉變,使鋼中較易于形成馬氏體。但是,在提高鋼的淬透性方面,硅的作用較弱。如果和其他合金元素配合使用,則可有很好的互補效果。
硅在鋼中是縮小奧氏體區的元素,使鋼的固態相變溫度升高,因而熱處理溫度應隨硅含量的增加而提高。在硅含量較高的鋼中,由于珠光體轉變在較高的溫度下進行,原子擴散速率提高的作用可能超過硅阻礙珠光體轉變的作用,從而使珠光體粗大。
三、鉻
鉻在鋼中既能固溶于鐵素體,又能與碳形成多種質硬而且穩定的碳化物。Cr與C結合的能力強于Fe和Mn,遜于W和Mo。在低合金鋼中,鉻原子可以置換滲碳體中的部分鐵原子而形成含鉻的復合碳化物(Fe,Cr)3C,但成為碳化物的鉻不多,一般不到10%,主要是以固溶體的形式存在。鉻也是縮小奧氏體區的元素,在奧氏體和碳化物中的濃度差異較大,分布不勻。因此,奧氏體分解過程中鉻需要重新分布。同時,Cr在奧氏體中擴散很慢,而且由于Cr與C結合能力強,又影響C的擴散。因此,鉻使過冷奧氏體分解、轉變的速率減緩,從而提高鋼的淬透性。
由于鉻既能提高鋼的淬透性,又有固溶強化作用,含鉻的低合金鋼,能借助于熱處理而顯著改善力學性能。而且,鉻的價格也較為低廉。因此,在鑄造低合金鋼方面,鉻是應用最廣的合金元素。值得注意的是,鉻提高鋼的淬透性是有條件的,那就是,熱處理時應注意使鉻固溶于奧氏體中。如果加熱和保溫過程中碳化物未能完全溶解,則反而會促進奧氏體向珠光體轉變,降低鋼的淬透性。鉻在鋼中的負面作用是增強對回火脆性的敏感性。
四、鎳
鎳在鋼中是擴大奧氏體區的元素,這方面的作用與錳相同。與錳不同的是,鎳只固溶于鐵素體和奧氏體中,不形成碳化物。鎳固溶于鋼中,擴大奧氏體區,使上臨界溫度和共析溫度降低,熱處理時過冷奧氏體在較低的溫度分解、轉變。從而提高鋼的淬透性,并使珠光體細化。但是,鎳提高淬透性的作用不如錳強。鎳使共析點向碳含量低的方向偏移,在碳含量相同的情況下,可使組織中有更多的珠光體,從而有利于鋼的強化。鎳完全固溶于鐵素體或奧氏體中,有固溶強化作用。鎳的固溶強化作用不太強,但在強化的同時,鋼的塑性和韌性不僅不降低,反而略有改善,這是其他合金元素所不及的。鎳還可使鋼的韌性-脆性轉變溫度降低,不但能改善鋼常溫下的塑性和韌性,而且能改善鋼在低溫下的韌性,因而是低溫用鋼中的主要合金元素。
五、鉬
鉬在鋼中既能固溶于鐵素體或者奧氏體中，也能與碳形成碳化物。鉬的碳化物主要是Mo2C，低合金鋼中的鉬含量很低，不可能有有力的Mo2C，只有復合的（Fe、Mo）3C型碳化物。鉬含量少于1%的鋼中,固溶于鐵素體的鉬約占90%,進入碳化物的只有10%左右。因此,鉬既能使鐵素體固溶強化,又能改善滲碳體的性能,好像兼有W和Ni的作用。鉬能顯著地降低鋼的臨界冷卻速率,在提高淬透性方面,是作用最強的元素之一。如鋼中同時還有Mn、Cr、Ni或其他合金元素,則Mo的作用就更為明顯。共析成分的碳鋼中加入0.8%的鉬,50mm的試樣經820℃油淬,可完全淬透。
固溶于鋼中的鉬,加熱時阻止奧氏體晶粒長大的能力很強,能顯著提高鋼的再結晶溫度。因此,加入鉬可大幅度提高鋼的高溫強度,鉬是熱強鋼中的主要合金元素。 對回火脆性不敏感也是含鉬鋼的重要特點。對回火脆性敏感的鋼,如含鉻鋼、含錳鋼等,如加入0.3%~0.4%的鉬即可減輕,甚至完全抑制回火脆性。因為鉬能阻礙馬氏體分解,經淬火的含鉬鋼回火時,可保持硬度到較高的溫度。鉬還能促使馬氏體分解產物成為細小的分散相,使鋼的性能更好。
六、銅
銅在鋼中是擴大奧氏體區的元素,許多方面的作用都與鎳相似。其對鋼的力學性能的影響大致有三點:①有固溶強化作用,而且作用略強于硅;②含量超過0.8%時,經固溶處理和時效后,有沉淀強化作用;③調質狀態下,能降低鋼的韌性-脆性轉變溫度，提高鋼的韌性。
公司簡介
諸城市開源鑄造有限公司坐落于風箏之都--山東濰坊 ，是一家專業生產中高端碳鋼、合金鋼、球墨鑄鐵等材質鑄件的民營企業，屬當地政府招商引資項目。公司占地面積11000m2，現有員工100余人，其中技術研發人員5人，高級工程師2人，質檢人員3人，年產能可達3000噸。
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