提高钢的强度和韧性，提高塑性及韧性！！

镍元素

1、可提高钢的强度和韧性，提高淬透性。 当含量较高时，能显着改变钢及合金的一些物理性能，提高钢的耐腐蚀性能。

2、镍能提高钢的强度，同时保持良好的塑性和韧性。 镍对酸和碱具有较高的耐腐蚀性，在高温下具有防锈和耐热性能。

但由于镍是稀缺资源，应使用其他合金元素代替镍铬钢。

3、镍在钢中的作用有：

A。 提高钢的淬透性。

b. 它可以降低热处理时的淬火温度，因此处理时的变形小。

C。 可以增加钢的韧性。

d. 高镍合金钢耐腐蚀。 例如，不锈钢含有约8%的镍。

4.a. 适量的Ni，增加锰的含量，可以提高钢的最大强度和硬度。 b. 锰具有脱氧、脱氧作用，因此锰能提高钢的可锻性和塑性。 C。 锰在钢中含量丰富，能降低钢的淬火温度。 d. 它可以增加钢的淬硬深度，特别是含碳量高的油淬锰钢。

5、提高塑性和韧性（低温韧性的提高更为明显），提高耐蚀性，与铬、钼配合使用，提高热强度。 是热强钢和不锈耐酸钢的主要合金元素之一；

6、镍的有益作用是：高强度、高韧性、淬透性好、高电阻、高耐腐蚀性。

①它一方面不仅强力提高了钢的强度，另一方面又使铁的韧性始终保持在极高的水平。 其脆化温度极低。 （当镍含量低于0.3%时，其脆性温度达到-100℃以下。当Ni量增加，约4～5%时，其脆性温度可降至-180℃。因此，淬火结构钢可以同时提高强度和塑性，含Ni=3.5%的Cr钢和无铬钢可空淬，含Ni=8%的Cr钢也能在很小的冷却速度下转变为M体。

② Ni的晶格常数与γ-铁相近，因此能形成连续固溶体，有利于提高钢的淬透性。 Ni可降低临界点，增加奥氏体含量。

稳定性好，因此淬火温度可降低，淬透性良好。 通常，加镍钢用于大截面的厚重零件。 当与Cr、W或Cr、Mo结合时，可特别提高淬透性。 镍钼钢还具有较高的疲劳极限。 （镍钢具有良好的抗热疲劳性能，可在反复冷热条件下工作。σ和αk较高）

③不锈钢中使用Ni，使钢具有均匀的A体组织，提高耐蚀性。

④含Ni的钢一般不易过热，因此可以在高温下阻止晶粒长大，仍能保持细晶组织。

⑤ Ni含量较高的钢，热膨胀系数小，用作不变钢（Ni36%）和替代铂（Ni42%）。

⑥当Ni含量较高时，可与Cr化合形成高电阻合金（Cr15Ni60、Cr20Ni80）。

⑦ Ni与V一样，对脱碳过程没有影响。

⑧ Ni本身不是有效的抗氧化化学元素，因此很少单独用作不锈钢的合金元素，但对浓苛性碱有良好的效果。

⑨ Ni可提高A体钢的抗蠕变性能，但在一定值时效果减弱。 必须添加其他合金元素，通过固溶强化或沉淀硬化来解决问题。

⑩Cr、Ni钢的焊接性能和低温性能也良好。

(2)Ni的不良反应：

① Ni不能提高铁素体的抗蠕变性能，但会增加珠光体M钢的热脆性。 因此，珠光体钢和马氏体钢中不添加镍。

②镍钢在含硫气氛中的耐蚀性不如无镍钢，因为硫化镍会引起钢的红热脆性。

③铬镍钢容易出现回火脆性和白点的形成（前者可通过回火后快速冷却来防止，后者应通过正确的熔炼规范、锻造和冷却规范来防止。）

④ 对于高速钢来说，它被视为有害杂质，因为它会降低其硬度。 当Ni≈2%或更高时，其在600~660℃回火的稳定性降低。

如果低，热硬度会变差（使A体稳定而不分解），因此硬度会降低。

⑤ 同样，由于Ni会降低钢淬火层的硬度，因此不希望存在于轴承钢中。 Ni不应大于0.30%，Ni+Cu不应大于0.50%（Cu不应大于0.25%）。

⑥ Ni虽然可以增加电阻，促进硅石墨化，但会降低磁感应强度和最大磁导率。 因此硅钢片不要Ni。

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⑧镍钢容易因氧化而产生氧化皮，因此镍钢的氧化铁皮粘在钢表面，不易脱落。

(3)普通合金钢中Ni含量：

渗碳钢：含C=0.15～0.25%

镍=1～4.5%

调质钢：含C=0.35~0.55%

镍=1～1.75%

不锈钢：M体不锈钢含Ni≤2%，A体不锈钢含Ni=8~18%。 含Ni=2~8% MP本体不锈钢。

耐热结皮钢：含Ni达9~36%，为A体钢。

磁钢：含Ni量低于25%的钢（Ni25、Ni9Mn9等）为弱磁性。 可在930~1000℃淬火而不磁化。 可用于制造机器、仪器等。

不应磁化的部件（电机环、指南针盒、电阻器等）。

含Ni=25~30%的时效磁钢具有很高的磁性。 当剩磁感应强度为5000~7500高斯时，矫顽力可达500~700

奥斯特甚至为 1000，但它具有很高的脆性（和硬度），因此更多的是使用铸造磁铁。

含Ni=35~37%为恒定合金（不变合金）

Ni=42~44%是类铂合金。

含Ni=50~80%的合金是高导磁率的合金（但必须非常纯净才有效）

S元素

1、钢中有害杂质。 含硫量高的钢在高温下进行压力加工时容易产生脆性，通常称为热脆性。

2、硫来自炼钢矿石和燃料焦。 它是钢中的有害元素。 硫以硫化铁（FeS）的形式存在于钢中，FeS和Fe形成低熔点（985℃）化合物。 钢材的热加工温度一般在1150-1200℃以上。 因此，当钢进行热加工时，工件会因FeS化合物过早熔化而产生裂纹。 这种现象称为“热脆化”。 硫含量越高，热脆现象越严重，因此必须控制钢中的硫含量。

高级优质钢：S＜0.02%～0.03%； 优质钢：S＜0.03%～0.045%； 普通钢：S＜0.055%～0.7%以下。

3、硫在正常情况下也是有害元素。 它使钢变得热脆，降低其延展性和韧性，并在锻造和轧制过程中引起裂纹。 硫还会损害焊接性能，降低耐腐蚀性。 因此，通常要求硫含量低于0.055%，优质钢要求低于0.040%。 钢中添加0.08-0.20%的硫，可改善切削加工性，通常称为易切削钢。

4、硫是钢中有害杂质。 硫与铁结合形成 FeS，与锰结合形成 MnS。 结果是：

a.会增加钢材的热脆性

b.硫含量超过0.2%会严重影响钢的强度和韧性。

C。 硫能降低钢的强度，因此有利于钢的切削加工，但除易切削钢外很少使用。

5、对焊接性有不良影响；

6. 硫的有益作用是：

1）由于其切屑较脆，能产生非常光滑的表面，因此可用于制造要求低载荷和高表面光洁度的钢零件（称为易切削钢）。

2）有些高速钢工具钢具有硫化表面，以达到以下目的。

7、硫的不利影响有：

1）引起热脆：主要是由于易形成分布在奥氏体晶界的（Fe+FeS）易熔共晶。

2）硫能大幅降低结构钢的塑性，增加工具钢的淬火裂纹敏感性。

8、普通合金钢中S含量：

1）一般来说，硫是各种钢中有害的杂质元素，因此其含量受到限制。

普通碳钢S≤0.05%，酸转炉冶炼，18MnSi、25MnSi钢允许含S≯0.05%）。

轴承钢S≤0.02%

优质碳素钢S≤0.04%

优质钢S≤0.03%

只有少数要求表面非常光滑的钢（如Cr14）才有意添加少量硫（=0.2~0.4%）（Cr14可用于螺钉、螺母、磁轮等）

有螺纹零件，表面光滑，耐磨性好）

P元素

1.钢的塑性和坚固性会显着降低，特别是在低温下。 这种现象称为冷脆性。 优质钢中，硫、磷含量必须严格控制。 但另一方面，低碳钢含有较高含量的硫、磷，可以使其在切削加工时容易断裂，有利于提高钢的切削加工性。

2.磷从矿石中提炼成钢。 一般来说，磷也是一种有害元素。 磷虽然能提高钢的强度和硬度，但会导致塑性和冲击韧性显着下降。 特别是在低温下，它使钢显着脆化，这种现象称为“冷脆性”。 冷脆性使钢的冷加工性和焊接性恶化。 磷含量越高，冷脆性越大，因此严格控制钢中的磷含量。

高级优质钢：P＜0.025%； 优质钢：P＜0.04%； 普通钢：P＜0.085%。

3、一般情况下，磷是钢中有害元素，增加钢的冷脆性，使焊接性能变差，塑性降低，冷弯性能变差。 因此，通常要求钢中磷含量低于0.045%，优质钢的要求更低。

4.固溶强化和冷加工硬化非常有效。 与铜配合使用，可提高低合金高强度钢的耐大气腐蚀性能，但降低其冷冲压性能。

可与硫、锰配合使用，改善切削加工性，增加回火脆性和冷脆性敏感性；

5.磷的有益作用：

1）由于切屑脆且表面光滑，因此添加易切削钢来制造不承受重载荷的零件。

2）一些高速钢、工具钢经过磷化表面处理，以达到以下目的...

3）磷可增加比电阻，且由于易于粗化晶体，因此可降低矫顽力和涡流损耗。 从磁感应强度来看，弱、中磁场下磷含量较高。

钢的磁感会增加。 在磁场下，磷含量增加，磁感应强度略有减弱。 含磷硅钢的热加工并不困难。 因此，硅钢中有时会添加磷。

但因为它会使硅钢冷脆。 因此用量很小≯0.15%（如冷轧电机用硅钢含P=0.07~0.10%）。

4）磷是强化铁素体作用最强的元素。 （P对硅钢再结晶温度和晶粒长大的影响将超过同硅含量效果的4～5倍。

次。 ）

6、磷的不良反应：

1）磷溶解在铁素体中，会使晶格畸变，使晶粒长大，冷脆。 当P＞0.13%时，脆性极高。 P导致钢断裂并改变温度。

提高温度的效果比碳强约20倍。

2) 与Mn一样，使钢晶粒粗化。

7、普通合金钢的磷含量：

普通碳钢P≯0.055%； 轴承钢P≯0.027%，P+S≯0.045%； 优质碳素钢P≯0.045%

合金钢

P≯0.15%

P+C≯0.025%

优质钢材

P≯0.035%

H元素

钢中溶解的氢会引起钢中氢脆、白点等缺陷。 白点常出现在轧制厚板和大型锻件上。 纵切面可见圆形或椭圆形白点； 横截面看，是细长的发丝状裂纹。 如果锻件出现白点，则在使用过程中可能会突然断裂，引发事故。

因此，用于化学品容器的钢材不允许有白点。 氢产生白点和冷裂纹的主要原因是因为当高温奥氏体冷却到较低温度时，氢在钢中的溶解度急剧下降。 当快速冷却时，氢原子来不及扩散到钢的表面并逸出，在钢的某些缺陷处原子氢转变为分子氢。 氢分子在无法扩散的情况下，在局部区域产生巨大的压力。 这种压力超过了钢材的强度极限，并在那里形成裂纹，即白点。

2、氢气的作用：

1）H可以提高钢的磁导率，但也会增加矫顽力和铁损（添加H后矫顽力可提高0.5～2倍）。

2）H与C相互作用可以生成甲烷（CH4），因此H的存在会促进脱碳。

3）H是一般钢中危害最大的元素，因为它是钢中白点的罪魁祸首，实验

据了解，钢中含有H含量5~6cm3/100g Fe存在形成白点的风险，主要是因为A体中可溶H量较多，冷却至低温时珠光体溶解度大大降低，因此，当冷​​却过快时，高压氢来不及从钢中析出，高压氢的拉力和各种其他应力就可能超过材料的σb，产生许多微裂纹，由实践可知，A体在640~650℃时最易转变为珠光体，在200℃时最易转变为珠光体。

关于钢中危险的H含量，不同的资料有不同的数据。

O元素

1、氧是钢中的有害元素。 它在炼钢过程中自然进入钢中。 尽管在炼钢过程的最后添加锰、硅、铁和铝进行脱氧，但不可能将它们全部去除。 氧以FeO、MnO、SiO2、Al2O3等形式含在钢中，降低钢的强度和塑性。 特别是对疲劳强度、冲击韧性等影响严重。

2、氧气的作用：

1）钢锭中残留的氧或扩散到金属表面的氧很容易使晶界氧化，形成脆性的氧化物夹层，使A体晶粒隔离。 这甚至可能导致后续变形加工过程中的结晶。 裂纹（后者通常称为过度燃烧）。 实践证明，只要钢中O含量超过0.03~0.04%，其强度和塑性就会显着下降。

2）氧和碳的作用会使钢中的碳燃烧，引起脱碳。 但当氧气过量时，表面脱碳层会完全烧成氧化皮，而成为保护膜。 并减慢脱碳过程。 此时，更多的金属被烧毁，其效果取决于氧化皮的组织改善。

3）氧会增加硅钢的铁损，削弱磁导率和磁感应强度，加剧磁时效效应。

4）FeO在高温下稳定，但当温度降至560℃以下时，易分解成Fe3O4和α-Fe。 钢加热后在空气中缓慢冷却时可能会出现Fe2O3。 （钢中的氧化物塑性较差，氧化后几乎没有塑性）

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