合金元素及其在合金中地作用.docx

合金元素及其在合金中地作用.docx

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合金元素及其在合金中地作用

合金元素及其在合金中的作用

一、合金元素钢中的作用

为了改善和提高钢的某些性能和使之获得某些特殊性能而有意在冶炼过程中加入的元素称为合金元素。

常用的合金元素有铬（Cr）、镍（Ni）、钼（Mo）、钨（w）、钒（V）。

钛（Ti）、铌（Nb）、锆（Zr）、钴（Co）、硅（Si）、锰（Mn）、铝（Al）、铜（Cu）、硼（B）、稀土（Re）等。

磷（P）、硫（S）、氮（N）等在某些情况下也起到合金元素的作用。

1、铬（Cr）

铬能增加钢的淬透性并有二次硬化作用。

可提高高碳钢的硬度和耐磨性而不使钢变脆；含量超过12%时。

使钢有良好的高温抗氧化性和耐氧化性介质腐蚀的作用。

还增加钢的热强性，铬为不锈耐酸钢及耐热钢的主要合金元素。

　　铬能提高碳素钢轧制状态的强度和硬度。

降低伸长率和断面收缩率。

当铬含量超过15%时，强度和硬度将下降，伸长率和断面收缩率则相应地有所提高。

含铬钢的零件经研磨容易获得较高的表面加工质量。

铬在调质结构钢中的主要作用是提高淬透性。

使钢经淬火回火后具有较好的综合力学性能，在渗碳钢中还可以形成含铬的碳化物，从而提高材料表面的耐磨性。

含铬的弹簧钢在热处理时不易脱碳。

铬能提高工具钢的耐磨性、硬度和红硬性。

有良好的回火稳定性。

在电热合金中，铬能提高合金的抗氧化性、电阻和强度。

（1）对钢的显做组织及热处理的作用

A、铬与铁形成连续固溶体，缩小奥氏体相区城。

铬与碳形成多种碳化物，与碳的亲和力大于铁和锰而低于钨、钼等．铬与铁可形成金属间化合物σ相（FeCr）

B、铬使珠光体中碳的浓度及奥氏体中碳的极限溶解度减少

C、减缓奥氏体的分解速度，显著提高钢的淬透性．但亦增加钢的回火脆性倾向

（2）对钢的力学性能的作用

A、提高钢的强度和硬度．时加入其他合金元素时，效果较显著

B、显著提高钢的脆性转变温度

C、在含铬量高的Fe-Cr合金中，若有σ相析出，冲击韧性急剧下降

（3）对钢的物理、化学及工艺性能的作用

A、提高钢的耐磨性，经研磨，易获得较高的表面光洁度

B、降低钢的电导率，降低电阻温度系数

C、提高钢的矫顽力和剩余磁感．广泛用于制造永磁钢

D、铬促使钢的表面形成钝化膜，当有一定含量的铭时，显著提高钢的耐腐蚀性能（特别是硝酸）。

若有铬的碳化物析出时，使钢的耐腐蚀性能下降

E、提高钢的抗氧化性能

F、铬钢中易形成树枝状偏析，降低钢的塑性

G、由于铬使钢的热导率下降，热加工时要缓慢升温，锻、轧后要缓冷

（4）在钢中的应用

A、合金结构钢中主要利用铬提高淬透性，并可在渗碳表面形成含铬碳化物以提高耐磨性

B、弹簧钢中利用铬和共他合金元素一起提供的综合性能

C、轴承钢中主要利用铬的特殊碳化物对耐磨性的贡献及研磨后表面光沽度高的优点

D、工具钢和高速钢中主要利用铬提高耐磨性的作用，并具有一定的回火稳定性和韧性

E、不锈钢、耐热钢中铬常与锰、氮、镍等联合便用，当需形成奥氏体钢时，稳定铁素体的铬与稳定奥氏体的锰、镍之间须有一定比例，如Cr18Ni9等

F、我国铬资源较少．应尽量节省铬的使用

2、镍（Ｎi）

镍在钢中强化铁素体并细化珠光体，总的效果是提高强度，对塑性的影响不显著。

一般地讲，对不需调质处理而在轧制、正火或退火状态使用的低碳钢，一定的含镍量能提高钢的强度而不显著降低其韧性。

据统计，每增加1%的镍约可提高强度29.41Pa。

随着镍含量的增加，钢的屈服强度比抗拉强度提高得快,因此含镍钢的屈服比可较普通碳素钢高。

镍在提高钢强度的同时，对钢的韧性、塑性以及其他工艺性能的损害较其他合金元素的影响小。

对于中碳钢，由于镍降低珠光体转变温度，使珠光体变细；又由于镍降低共析点的含碳量，因而和相同碳含量的碳素钢比，其珠光体数量较多，使含镍的珠光体铁素体钢的强度较相同碳含量的碳素钢高。

反之，若使钢的强度相同，含镍钢的碳含量可以适当降低，因而能使钢的韧性和塑性有所提高。

镍可以提高钢对疲劳的抗力和减小钢对缺口的敏感性。

镍降低钢的低温脆性转变温度，这对低温用钢有极重要的意义。

含镍3.5%的钢可在-100℃时使用，含镍9%的钢则可在-196℃时工作。

镍不增加钢对蠕变的抗力，因此一般不作为热强钢的强化元素。

镍含量高的铁镍合金，其线胀系数随镍含量增减有显著的变化。

利用这一特性，可以设计和生产具有极低或一定线胀系数的精密合金、双金属材料等。

此外，镍加入钢中不仅能耐酸，而且也能抗碱，对大气及盐都有抗蚀能力。

镍是不锈耐酸钢中的重要元素之一。

（1）对钢的显做组织及热处理的作用

A、镍和铁能无限固溶，镍扩大铁的奥氏体区，即升高A4点，降低A3点，是形成和稳定奥氏体的主要合金元素

B、镍和碳不形成碳化物

C、降低临界转变温度，降低钢中各元素的扩散速率，提高淬透性

D、降低共析珠光体的碳含量．其作用仅次于氮而强于锰。

，在降低马氏体转变温度方面的作用为锰的一半

（2）对钢的力学性能的作用

A、强化铁素体并细化和增多珠光体，提高钢的强度，不显著影响钢的塑性

B、含镍钢的碳含量可适当降低，因而可使韧性和塑性有所改善

C、提高钢的疲劳抗力，减小钢对缺口的敏感性

D、由于对提高钢的淬透性和回火稳定性的作用并不十分强，镍对调质钢的意义不大

E、降低钢的低温脆化转变温度，含Ni3.5％的钢可在-100℃时使用，含Ni9％的钢可在-196℃时使用

（3）对钢的物理、化学及工艺性能的作用

A、强烈降低钢的热导率和电导率

B、Ni＜30％的奥氏体钢呈现顺磁性，即无磁钢。

Ni>30％的Fe-Ni合金是重要的精密软磁材料

C、含镍超过15％-20％的钢对硫酸和盐酸有很高的抗蚀性能，但不能抗硝酸的腐蚀。

总的来说，含镍钢对酸、碱、盐以及大气都有一定的抗蚀能力。

含镍的低合金钢还有较高的腐蚀疲劳抗力。

含镍钢在含硫和一氧化碳的气氛中加热时易发生热脆和侵蚀性气孔

D、含镍较高的钢在焊接时应采用奥氏体焊条，以防止裂缝

E、含镍钢中易出现带状组织和白点缺陷，应在生产工艺中加以防止

（4）在钢中的应用

A、单纯的镍钢只在要求有特别高的冲击韧性或很低的工作温度时才使用

B、机械制造中使用的镍铬或镍铬钼钢，在热处理后能获得强度和韧性配合良好的综合力学性能。

含镍钢特别适用于需要表面渗碳的部件

C、在高合金奥氏体不锈耐热钢中镍是奥氏体化元素，能提供良好的综合性能，主要为NiCr系钢、CrMnN、CrAlSi、FeAlMn钢，在一些用途上可取代CrNi系钢

D、由于镍的稀缺，又是重要的战略物资。

非在用其他合金元家不可能达到性能要求则，应尽最少用和不用镍作为钢的合金元素

3、钼（Mo）

钼在钢中能提高淬透性和热强性。

防止回火脆性，增加剩磁和矫顽力以及在某些介质中的抗蚀性。

在调质钢中，钼能使较大断面的零件淬深、淬透，提高钢的抗回火性或回火稳定性，使零件可以在较高温度下回火，从而更有效地消除（或降低）残余应力，提高塑性。

在渗碳钢中钼除具有上述作用外，还能在渗碳层中降低碳化物在晶界上形成连续网状的倾向，减少渗碳层中残留奥氏体，相对地增加了表面层的耐磨性。

在锻模钢中，钼还能保持钢有比较稳定的硬度，增加对变形、开裂和磨损等的抗力。

在不锈耐酸钢中，钼能进一步提高对有抗酸（如蚁酸、醋酸、草酸等）以及过氧化氢、硫酸，亚硫酸、硫酸盐、酸性染料、漂白粉液等的抗蚀性。

特别是由于钼的加入，防止了氯离子存在所产生的点腐蚀倾向。

含1%左右钼的W12Cr4V4Mo高速钢具有高的耐磨性、回火硬度和红硬性等。

（1）对钢的显做组织及热处理的作用

A、钼在钢中可固溶于铁素体、奥氏体和碳化物中，它是缩小奥氏体相区的元素

B、当钢含量较低时，与铁、碳形成复合的渗碳体；含量较高时可形成钢的特殊碳化物

C、钼提高钢的淬透性，其作用较铬强．而稍逊于锰

D、钼提高钢的回火稳定性，作为单一合金元素存在时，增加钢的回火脆性；与铬、锰等并存时，钼又降低或抑止因其他元素所导致的回火脆性

（2）对钢的力学性能的作用

A、钼对铁素体有固溶强化作用．同时也提高碳化物的稳定性．从而提高钢的强度

B、钼对改善钢的延展性和韧性以及耐磨性起到有利作用

C、由于钼使形变强化后的软化和恢复温度以及再结晶温度提高，并强烈提高铁素体的蠕变抗力，有效抑制渗碳体在450-600℃下的聚集．促进特殊碳化物的析出，因而成为提高钢的热强性的最有效的合金元素

（3）对钢的物理、化学及工艺性能的作用

A、在含碳1.5％的磁钢中，2％-3％的钢提高剩余磁感和矫顽力

B、在还原性酸及强氧化性盐溶液中都能使钢表面钝化．因此钼可以普遍提高钢的抗蚀性能，防止钢在氯化物溶液中的点蚀

C、钼含量较高（>3%）时使钢的抗氧化性恶化

D、含钼不超过8％的钢仍可以锻、轧，但含量较高时，钢对热加工的变形抗力增高

（4）在钢中的应用

A、在调质和渗碳结构钢、弹簧钢、轴承钢、工具钢、不锈耐酸钢、耐热钢、磁钢中都得到了广泛应用

B、铬钼钢在许多情况下可代替铬镍钢来制造重要的部件

C、我国富产钼，但在世界范围内的储量并不丰富。

含钼钢在我国应适当发展，但钼是重要战略物资，应注意合理和节约使用

4、钨（W）

钨在钢中除形成碳化物外，部分地溶入铁中形成固溶体。

其作用与钼相似，按质量分数计算，一般效果不如钼显著。

钨在钢中的主要用途是增加回火稳定性、红硬性、热强性以及由于形成碳化物而增加的耐磨性。

因此它主要用于工具钢，如高速钢、热锻模具钢等。

钨在优质弹簧钢中形成难熔碳化物，在较高温度回火时，能延缓碳化物的聚集过程，保持较高的高温强度。

钨还可以降低钢的过热敏感性、增加淬透性和提高硬度。

65Si2MnWA弹簧钢热轧后空冷就具有较高的硬度。

50mm2截面的弹簧在油中即能淬透。

可作承受大负荷、耐热（不大于350℃）、受冲击的重要弹簧。

30W4Cr2VA高强度耐热优质弹簧钢，具有大的淬透性,1050-1100℃淬火。

550-650℃回火后抗拉强度达1470-1666MPa。

它主要用于制造在高温（不大于50０℃）条件下使用的弹簧。

由于钨的加入，能显著提高钢的耐磨性和切削性。

所以，钨是合金工具钢的主要元素。

（1）对钢的显做组织及热处理的作用

A、钨是熔点最高（3387℃）的难熔金属，在元素周期表中与Cr、Mo同族。

在钢中的行为亦与Mo类似，即缩小奥氏体相区，并是强碳化物形成元素，部分地固溶于铁中

B、钨对钢的淬透性的作用不如Mo和Cr。

当以钨的特殊碳化物存在时，则降低钢的淬透性和淬硬性

C、钨的特殊碳化物阻止钢晶粒的长大，降低钢的过热敏感性

D、钨显著提高钢的回火稳定性

（2）对钢的力学性能的作用

A、由于钨提高了回火稳定性，其碳化物于分坚硬，因而提高了钢的耐磨性，还使钢具有一定的红硬性

B、提高钢在高温时的蠕变抗力，其作用不如钼强

（3）对钢的物理、化学及工艺性能的作用

A、钨显著提高钢的密度，强烈降低钢的热导率

B、显署提高钢的矫顽力和剩余磁感

C、钨对钢的抗蚀性和高温抗氧化性无有利作用，含钨钢在高温时的不起皮性显著下降。

但钨能提高钢的抗氢作用的稳定性

D、含钨的高速钢塑性低，变形抗力高，热加工性能较差

E、高合金钨钢在铸态中存在易熔相的偏析，锻造温度不能高，并应防止高碳钨钢中由干碳的石墨化造成黑色断口缺陷

（4）在钢中的应用

A、主要用于工具钢，如高速钢和热锻模具钢等

B、在有特殊需要时．应用于渗碳和调质结构钢、耐热钢、不锈钢、磁钢等，常与Si、Mn、Al、Mo、V、Cr、Ni等同时加入

5、钒（V）

钒和碳、氮、氧有极强的亲合力，与之形成相应的稳定化合物。

钒在钢中主要以碳化物的形态存在。

其主要作用是细化钢的组织和晶粒。

降低钢的过热敏感性，提高钢的强度和韧性。

当在高温溶入固溶体时，增加淬透性；反之，如以碳化物形态存在时，降低淬透性。

钒增加淬火钢的回火稳定性，并产生二次硬化效应。

钢中的含钒量，除高速工具钢外，一般均不大于0.5%

钒在普通低合金钢中能细化晶粒，提高正火后的强度和屈服比及低温韧性，改善钢的焊接性能。

钒在合金结构钢中，由于在一般热处理条件下会降低淬透性，故在结构钢中常和锰、铬、钼以及钨等元素联合使用。

钒在调质钢中主要是提高钢的强度和屈服比，细化晶粒，降低过热敏感性。

在渗碳钢中，因钒能细化晶粒，可使钢在渗碳后直接淬火，不需二次淬火。

钒在弹簧钢和轴承钢中，能提高强度和屈服比。

特别是提高比例极限和弹性极限，降低热处理时脱碳敏感性，从而提高了表面质量。

无铬含钒的轴承钢，碳化物弥散度高，使用性能良好。

钒在工具钢中细化晶粒，降低过热敏感性，增加回火稳定性和耐磨性，从而延长了工具的使用寿命。

（1）对钢的显做组织及热处理的作用

A、钒和铁形成连续的固溶体，强烈地缩小奥氏体相区

B、钒和碳、氮、氧都有极强的亲和力，在钢中主要以碳化物或氮化物、氧化物的形态存在

C、通过控制奥氏体化温度来改变钒在奥氏体中的含量和未溶碳化物的数量以及钢的实际晶粒度，可以调节钢的淬透性

D、由于钒形成稳定难熔的碳化物，使钢在较高温度时仍保持细晶组织，大大减低钢的过热敏感性

（2）对钢的力学性能的作用

A、少量的钒使钢晶粒细化，韧性增大，对低温钢尤为有利

B、钒量较高导致聚集的碳化物出现时，会降低强度；碳化物在晶内析出会降低室温韧性

C、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

D、钒的碳化物是金属碳化物中最硬和最耐磨的，弥散分布的钒碳化物提高工具钢的硬度和耐磨性

（3）对钢的物理、化学及工艺性能的作用

A、在高铁镍合金中加入钒，经适当热处理后可提高磁导率。

在永磁钢中加钒，能提高磁矫顽力

B、加入足够量的钒（碳的5.7倍以上）。

将碳固定于钒碳化物中时，可大大增加钢在高温高压下对氢的稳定性，其强烈作用与Nb、Ti、Zr相似．不锈耐酸钢中，钒可改善抗晶间腐蚀的性能，但作用不及Ti、Nb显著

C、出现钒的氧化物时，对钢的高温抗氧化性不利

D、含钒钢在加工温度较低时显著增加变形抗力

E、钒改善钢的焊接性能

（4）在钢中的应用

A、在普通低合金钢、合金结构钢、弹簧钢、轴承钢，合金工具钢、高速工具钢、耐热钢、抗氢钢、低温用钢等系列中得到广泛应用

B、钒是我国富有的元素之一，其价铬虽较Si、Mn，、Ti、Mo略贵．但在钢中的用量，一般不大于0.5%（除高速工具钢外），故应大力推广使用。

目前钒已成为发展新钢种的常用元素之一

6、钛（Ti）

钛和氮、氧、碳都有极强的亲合力，与硫的亲合力比铁强。

因此，它是一种良好的脱氧去气剂和固定氮和碳的有效元素。

钛虽然是强碳化物形成元素，但不和其他金属元素联合形成复合化合物。

碳化钛结合力强，稳定、不易分解，在钢中只有加热到1000℃以上才缓慢地溶入固溶体中。

在未溶入之前。

碳化钛微粒有阻止晶粒长大的作用。

由于钛和碳之间的亲合力远大于铬和碳之间的亲合力。

在不锈钢中常用钛来固定其中的碳以消除铬在晶界处的贫化，从而消除或减轻钢的晶间腐蚀。

钛也是强铁素体形成元素之一，强烈地提高钢的A1和A3温度。

钛在普通低合金钢中能提高塑性和韧性。

由于钛固定了氮和硫并形成碳化钛，提高了钢的强度。

经正火使晶粒细化，析出形成碳化物可使钢的塑性和冲击韧性得到显著改善。

含钛的合金结构钢，有良好的力学性能和工艺性能，主要缺点是淬透性稍差。

在高铬不锈钢中，通常须加入约5倍碳含量的钛，不但能提高钢的抗蚀性（主要抗晶间腐蚀）和韧性；还能阻止钢在高温时的晶粒长大倾向和改善钢的焊接性能。

（1）对钢的显做组织及热处理的作用

A、钛和氮、氧、碳都有极强的亲和力，是一种良好的脱氧去气剂和固定氮和碳的有效元素

B、钛和碳的化合物（TiC）结合力极强，稳定性高，只有加热到10O0℃以上才会缓慢溶入铁的固溶体中。

TiC微粒有阻止钢晶粒长大粗化的作用，使粗化温度提高至10O0℃以上

C、钛是强铁素体形成元素之一，使奥氏体相区缩小，强烈提高A1、A3温度。

固溶态的钛提高钢的淬透性，而以TiC微粒存在时则降低钢的淬透性

D、当钛含量达一定值时，由于TiFe2的弥散析出，可产生沉淀硬化作用

（2）对钢的力学性能的作用

A、当钛以固溶态存在于铁素体之中时，其强化作用高于Al、Mn、Ni、Mo等，次于Be、P、Cu、Si

B、铁对钢力学性能的影响取决它的存在形态和Ti/C含量比以及热处理制度、微量的钛（0.03%-0.1%）使屈服点有所提高，但当Ti/C比超过4时，其强度和韧性急剧下降。

过高的加热温度（>1100℃）进行正火或淬火，虽可使强度提高50％，但剧烈降低塑性及韧性

C、钛对钢的韧性，特别是低温冲击韧性少有改善作用

D、钛能改善碳素钢和合金钢的热强性，提高它们的持久强度和蠕变抗力

（3）对钢的物理、化学及工艺性能的作用

A、提高钢在高温、高压氧气中的稳定性

B、钛提高不锈耐酸钢的抗蚀性，特别是对晶间腐蚀的抗力，原因是防止了铬碳化物在晶界析出而导致的贫铬

C、低碳钢中，当Ti/C比达到4.5以上时，由于氧、氮、碳全部被固定，具有很好的应力腐蚀和碱脆抗力

D、在含铬4％-6％的钢中加入钛，能提高在高温时的抗氧化性

E、钢中加入钛可促进氮化层的形成和较迅速获得所需的表面硬度，成为“快速氮化钢”

F、改善低碳锰钢和高合金不锈钢的焊接工艺性能

（4）在钢中的应用

A、钛含量超过0.025％时，可作为合金元素考虑

B、钛作为合金元素在普通低合金钢．合金结构钢、合金工具钢、高速工具钢、不锈耐酸钢、耐热不起皮钢、永磁钢、永磁合金以及铸钢中均已得到应用

C、钛越来越多地被应用于各种先进材料，成为重要的战略物资，例如航空航天器．动力机械等

7、铌/钶（Nb/Cb）

铌与钶常和钽共生，它们在钢中的作用相近。

铌和钽部分溶入固溶体，起固溶强化作用。

溶入奥氏体时显著提高钢的淬透性。

但以碳化物和氧化物微粒形态存在时，细化晶粒并降低钢的淬透性。

它能增加钢的回火稳定性，有二次硬化作用。

微量铌，可以在不影响钢的塑性或韧性的情况下提高钢的强度。

由于有细化晶粒作用，能提高钢的冲击韧性并降低其脆性转变温度。

当含量大于碳含量的8倍时，几乎可以固定钢中所有的碳，使钢具有很好的抗氢性能。

在奥氏体钢中可以防止氧化介质对钢的晶间腐蚀。

由于固定碳和沉淀硬化作用，能提高热强钢的高温性能，如蠕变强度等。

铌在建筑用普通低合金钢中能提高屈服强度和冲击韧性，降低脆性转变温度，有益焊接性能。

在渗碳及调质合金结构钢中，增加淬透性，同时提高钢的韧性和低温性能。

能降低低碳马氏体耐热不锈钢的空冷硬化性，避免回火脆性，提高蠕变强度。

（1）对钢的显做组织及热处理的作用

A、铌、钽均为难熔的稀有金属元素（Nb：

2467℃；Ta:

2980℃），在元素周期表中与钒同族，它们在钢中的作用与V、Ti、Zr类似，和碳、氮、氧都有很强的亲和力，形成极为稳定的化合物

B、铌、钽在钢中的主要作用是细化晶粒，提高晶粒粗化温度

C、铌、钽以固溶态存在时，提高钢的淬透性和淬火后的回火稳定性；以碳化物存在时则降低淬透性

（2）对钢的力学性能的作用

A、钢中加入0.005％一0.05％铌能提高其屁服强度和冲击韧性，降低其脆性转变温度

B、在含铬低于16％的低碳马氏体耐热不锈钢中加入铌，也可降低其空冷硬化性，避免回火脆性，提高蠕变强度，降低蠕变速率

（3）对钢的物理、化学及工艺性能的作用

A、改善奥氏体型不锈钢抗晶间腐蚀的性能；在高铬铁素体钢中，改善高温不起皮性和抗浓硝酸侵蚀的性能

B、在奥氏体型无磁钢中，加入铌和采用沉淀强化热处理，可有效提高其屈服强度而不损害其磁学性能

C、在低碳普通低合金钢和高铬马氏体钢中加入铌可改善焊接性能；在Cr18Ni8型钢中加入铌后，其冷作硬化率较大，冷变形比较困难，焊接性也较差

（4）在钢中的应用

A、炼钢用的铁合金中铌、钽共存．其中Ta/Nb质量比为l/12至1/2，习惯上称为铌铁。

以单位质量计的在钢中的作用，钒约为铌的一半，故铌铁中的铌当量一般以（Nb+0.5Ta）%计

B、加入少量铌应用于：

建筑用低碳普通合金钢，渗碳及调质合金钢，高铬耐热不锈钢，奥氏体型不锈耐热钢，无磁钢等

C、铌、钽资源在我国较为丰富，但在世界范围内储量很少，且有其他重要用途。

应根据经济合理的原则，发展它但在钢中的应用

8、锆（Zr）

锆是强碳化物形成元素。

它在钢中的作用与铌、钛、钒相似。

加入少量的锆元素有脱气、净化和细化晶粒的作用，有利于钢的低温性能，改善冲压性能，它常用于制造然气发动机和弹道式导弹结构使用的超高强度钢和镍基高温合金中

（1）对钢的显做组织及热处理的作用

A、锆是高熔点（1852℃）的稀有金属，是碳化物形成元素，在练钢过程中是强力的脱氧和脱氮元素，并有脱氢及脱硫作用

B、能细化钢的奥氏体晶粒

C、固溶于奥氏体中的锆提高钢的淬透性；但若较多地以ZrC形态存在，则降低淬透性

（2）对钢的力学性能的作用

A、降低钢的应变时效倾向和回火脆性

B、在改善低合金钢的低温韧性方面的作用，铬强于钒

C、锆还能减轻钢的蓝脆倾向

（3）对钢的物理、化学及工艺性能的作用

A、低碳镍铬不锈钢中加入少量锆可防止晶间腐蚀

B、锆与硫形成硫化物．可有效防止钢的热脆；含铜钢中加入锆，可显著减轻龟裂倾向

C、锆显著提高高碳工具钢和高速钢的切削寿命

D、锆能改善钢的焊接性能

（4）在钢中的应用

A、锆产量稀少，价铬昂贵，在钢中的溶解度很小，在普通钢中很少使用，而主要用于特殊用途的钢和合金中，如超高强度钢，耐热钢，易切削不锈钢以及镍基高温合金等

B、锆在核反应堆材料及特殊耐蚀设备方面有重要应用，以锆为基可形成大块非晶材料

9、钴（Co）

钴多用于特殊的钢和合金中。

含钴高速钢有高的高温硬度,与钼同时加入马氏体时效钢中，可以获得超高强度和良好的综合力学性能。

此外，钴在热强钢和磁性材料中也是重要的合金元素。

钴降低钢的淬透性，因此，单独加入碳素钢中会降低调质后的综合力学性能。

钴能强化铁素体，加入碳素钢中，在退火或正火状态下能提高钢的硬度、屈服点和抗拉强度，对伸长率和断面收缩率有不利的影响，冲击韧性也随钴含量的增加而下降。

由于钴具有抗氧化性能，在耐热钢和耐热合金中得到应用。

在钴基合金燃气涡轮中更显示了它特有的作用

（1）对钢的显做组织及热处理的作用

A、钴和镍、锰一样，和铁形成连续固溶体

B、钴和铝同是降低钢的淬透性的元素，升高马氏体转变点Ms

C、钴不是形成碳化物的元素

D、钴在回火或使用过程中阻抑、延缓其他元素特殊碳化物的析出和聚集

（2）对钢的力学性能的作用

A、强化钢的基体，在退火或正火状态的碳素钢中提高硬度和强度，但会引起塑性和冲击韧性的下降

B、显著提高特殊用途钢和合金的热强性和高温硬度

C、提高马氏体时效钢的综合力学性能，使其具有超强韧性

（3）对钢的物理、化学及工艺性能的作用

A、提高耐热钢和耐热合金的抗氧化性能

B、钴加入铁中能增加磁饱和

（4）在钢中的应用

A、不在碳素钢和低合金钢中使用

B、主要用于高速钢、马氏体时效钢、耐热钢以及精密合金等

C、钴资派缺乏、价格昂贵，钴的使用应尽量节约和合埋

10、硅（Si）

硅能溶于铁素体和奥氏体中提高钢的硬度和强度，其作用仅次于磷，较锰、镍、铬、钨、钼和钒等元素强。

但含硅超过3%时,将显著降低钢的塑性和韧性。

硅能提高钢的弹性极限、屈服强度和屈服比（σs/σb）,以及疲劳强度和疲劳比（σ-1/σb）等,这是硅或硅锰钢可作为弹簧钢种的缘故。

硅能降低钢的密度、热导率和电导率。

能促使铁素体晶粒粗化。

降低矫顽力。

有减小晶体的各向异性倾向