钨元素对钢材性能的影响及在钢中的行为与作用

钨（W）元素：

l 钨（W）对钢的影响主要体现在提高钢的硬度、耐磨性和高温强度。钨能形成稳定的碳化物（如WC），强化钢的显微组织，从而显着提高钢的硬度和耐磨性。此外，钨还可以提高钢的高温稳定性，使其在高温条件下保持较高的强度和硬度。因此，钨常用于工具钢和高速钢，赋予这些钢种优异的切削性能和耐高温性能。

对钢的显微组织和热处理的影响：

l 钨是难熔金属，它在钢中的行为与钼相似，即收缩奥氏体相区。是一种强碳化物形成元素，部分溶于铁；

l 钨对钢淬透性的影响比钼和铬小。当W的特殊碳化物存在时，降低钢的淬透性和淬透性；

l 钨的特殊碳化物阻止钢晶粒长大，降低钢的热敏感性；

l钨显着提高钢的抗回火性能；

对钢材力学性能的影响：

l 钨提高了回火抗力，其碳化物非常显轮廓，从而提高了钢的耐磨性，并赋予钢一定的热硬性；

l 提高钢在高温下的抗蠕变能力，但效果不如钼强

对钢材物理、化学及工艺性能的影响：

l钨显着提高钢的密度，并强烈降低钢的导热系数；

l 显着提高钢的矫顽力和剩磁感；

l 钨对钢的耐蚀性和高温抗氧化性没有有益作用。含钨钢在高温下耐热性明显下降，但钨可以提高钢抗氢稳定性；

l 含钨高速钢塑性低，变形抗力高，热加工性能差；

l 高合金钨钢在铸态时存在易熔相偏析。锻造温度不宜过高，防止高碳钨钢中碳的石墨化产生墨色断裂缺陷。

对钢材的不利影响：

l 增加脱碳（碳化物稳定），防止石墨化。

lW为强碳化物元素，应防止碳化物不均匀影响性能，产生废品（可通过增加镦粗、正火处理次数来纠正）。

当l含W>9%时，硬度显着增加，而6和ψ显着降低。

lW 降低钢的导热系数。当W>10%时，其导热系数仅为纯铁的0.7倍。

l 随着W含量的增加，可锻造温度范围减小。 ,

钴（Co）元素：

l钴（Co）在钢中主要起强化和稳定作用。钴是一种稀有贵金属，主要用于特种钢和合金，如热强钢和磁性材料。能提高钢的高温强度和耐热性，增强钢的淬透性，保持钢在高温下的硬度和强度。此外，钴还可以提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性，特别是在含高铬的合金钢中，这使得钴在高性能工具钢和耐热合金中的应用显得尤为重要。然而，钴的添加通常会增加钢的成本，因此在实际应用中需要权衡性能改进与成本。

对钢的显微组织和热处理的影响：

l 钴是制造合金钢的重要元素。钢中可产生碳化物。它具有以下特点：

l钴可以代替镍，如增加强度和耐热性。

l 会降低钢材的硬化能。

l 可提高钢的淬火温度。

l 增加钢的磁保持能力，是制造磁钢的主要元素。

l 可以细化晶粒，降低钢的过热倾向。在高速钢中添加Co可以提高其耐用性。

l 能提高钢的热强度（热硬性），使高速钢增加合金化强度，促进回火碳化物的形成。

l 可以增加磁钢的矫顽力，同时增加其磁碱感应值，因此对磁钢有良好的影响（本身是磁性物质）。

l高碳含量会促进钢中碳的石墨化。

对钢材的不利影响：

l含量太高，难以伪造。因为容易析出硬而脆的金属化合物。

l 具有相当高的脱碳倾向。

l 价格昂贵，故下列钴钢很少使用。

钴的特性之一是降低奥氏体的稳定性，使钢中奥氏体等温转变曲线（C曲线）左移。

l 因为容易析出硬而脆的金属间化合物，使力学性能变差。