基本介紹
- 中文名：鍍面合金鋼
- 拼音：du mian he jin gang
- 組成：C、Fe
- 特點：高強度、高韌性、耐磨、耐腐蝕
- 領域：冶金
- 相關概念： 鍍面
分類,按合金元素的含量分,按合金元素的種類分,按主要用途分,鍍層,合金元素,介紹,作用,合金元素對鋼的影響,合金元素對鋼熱處理的影響,對鋼加熱和冷卻時相變的影響,對鋼的晶粒度和淬透性的影響,對鋼的力學性能和回火性能的影響,對鋼的焊接性和被切削性的影響,對鋼的耐蝕性能的影響,
分類
按合金元素的含量分
低合金鋼 合金元素總含量小於等於5%；中合金鋼 合金元素總含量在5%~10%之間；高合金鋼 合金元素總含量大於等於10%；
按合金元素的種類分
有鉻鋼、錳鋼、鉻錳鋼、鉻鎳鋼、鉻鎳鉬鋼、矽錳鉬釩鋼等。
按主要用途分
結構鋼、工具鋼、特殊性能鋼
鍍層
金屬塗層防護，設備表面的金屬塗層最常見的有電鍍層、噴鍍層、刷鍍層等。電鍍不但可使設備表面美觀，而且可使設備防鏽、防腐，因此被廣泛地套用在生產實際中。然而大面積地進行電鍍，受到電鍍設備的限制，一般工廠不附設這樣的車間，因此，這種方法不在此做介紹。主要介紹金屬表面的金屬噴塗防護。
金屬噴踩是用壓縮空氣將熔融狀態的金屬霧化戚微粒，噴射在工件表面上，形成金屬覆蓋層。金屬表面在噴塗前，需要預先進行表面除銹並使其表面粗糙。噴塗法的工藝及設備均較簡單，而且基本上不受設備、零件的大小和形狀的限制，可根據需要得到良好的金屬或合金鍍層。近年來，在防止高溫氧化、硫酸生產中高溫so2腐蝕、造紙設備防腐蝕等方面得到廣泛的套用。
合金元素
介紹
其中釩、鈦、鈮、鋯等在鋼中是強碳化物形成元素，只要有足夠的碳，在適當條件下，就能形成各自的碳化物，當缺碳或在高溫條件下，則以原子狀態進入固溶體中；錳、鉻、鎢、鉬為碳化物形成元素，其中一部分以原子狀態進入固溶體中，另一部分形成置換式合金滲碳體；鋁、銅、鎳、鈷、矽等是不形成碳化物元素，一般以原子狀態存在於固溶體中。
作用
1、碳（C）：鋼中含碳量增加，屈服點和抗拉強度升高，但塑性和沖
合金結構鋼
擊性降低，當碳含量超過0.23%時，鋼的焊接性能變壞，因此用於焊接的低合金結構鋼，含碳量一般不超過0.20%。碳量高還會降低鋼的耐大氣腐蝕能力，在露天料場的高碳鋼就易鏽蝕；此外，碳能增加鋼的冷脆性和時效敏感性。
4、磷（P）：在一般情況下，磷是鋼中有害元素，增加鋼的冷脆性，使焊接性能變壞，降低塑性，使冷彎性能變壞。因此通常要求鋼中含磷量小於0.045%，優質鋼要求更低些。
5、硫（S）：硫在通常情況下也是有害元素。使鋼產生熱脆性，降低鋼的延展性和韌性，在鍛造和軋制時造成裂紋。硫對焊接性能也不利，降低耐腐蝕性。所以通常要求硫含量小於0.055%，優質鋼要求小於0.040%。在鋼中加入0.08-0.20%的硫，可以改善切削加工性，通常稱易切削鋼。
7、鎳(Ni)：鎳能提高鋼的強度，而又保持良好的塑性和韌性。鎳對酸鹼有較高的耐腐蝕能力，在高溫下有防鏽和耐熱能力。但由於鎳是較稀缺的資源，故應儘量採用其他合金元素代用鎳鉻鋼。
8、 鉬(Mo)：鉬能使鋼的晶粒細化，提高淬透性和熱強性能，在高溫時保持足夠的強度和抗蠕變能力(長期在高溫下受到應力，發生變形，稱蠕變)。結構鋼中加入鉬，能提高機械性能。 還可以抑制合金鋼由於淬火而引起的脆性。在工具鋼中可提高紅性。
10、釩(V)：釩是鋼的優良脫氧劑。鋼中加0.5%的釩可細化組織晶粒，提高強度和韌性。釩與碳形成的碳化物，在高溫高壓下可提高抗氫腐蝕能力。
11、鎢(W)：鎢熔點高，比重大，是貴生的合金元素。鎢與碳形成碳化鎢有很高的硬度和耐磨性。在工具鋼加鎢，可顯著提高紅硬性和熱強性，作切削工具及鍛模具用。
12、鈮(Nb)：鈮能細化晶粒和降低鋼的過熱敏感性及回火脆性，提高強度，但塑性和韌性有所下降。在普通低合金鋼中加鈮，可提高抗大氣腐蝕及高溫下抗氫、氮、氨腐蝕能力。鈮可改善焊接性能。在奧氏體不鏽鋼中加鈮，可防止晶間腐蝕現象。
13、鈷(Co)：鈷是稀有的貴重金屬，多用於特殊鋼和合金中，如熱強鋼和磁性材料。
14、銅(Cu)：武鋼用大冶礦石所煉的鋼，往往含有銅。銅能提高強度和韌性，特別是大氣腐蝕性能。缺點是在熱加工時容易產生熱脆，銅含量超過0.5%塑性顯著降低。當銅含量小於0.50%對焊接性無影響。
15、鋁(Al)：鋁是鋼中常用的脫氧劑。鋼中加入少量的鋁，可細化晶粒，提高衝擊韌性，如作深沖薄板的08Al鋼。鋁還具有抗氧化性和抗腐蝕性能，鋁與鉻、矽合用，可顯著提高鋼的高溫不起皮性能和耐高溫腐蝕的能力。鋁的缺點是影響鋼的熱加工性能、焊接性能和切削加工性能。
16、硼(B)：鋼中加入微量的硼就可改善鋼的緻密性和熱軋性能，提高強度。
17、氮(N):氮能提高鋼的強度，低溫韌性和焊接性，增加時效敏感性。
18、稀土(Xt)：稀土元素是指元素周期表中原子序數為57-71的15個鑭系元素。這些元素都是金屬，但他們的氧化物很象“土”，所以習慣上稱稀土。鋼中加入稀土，可以改變鋼中夾雜物的組成、形態、分布和性質，從而改善了鋼的各種性能，如韌性、焊接性，冷加工性能。在犁鏵鋼中加入稀土，可提高耐磨性。
合金元素對鋼的影響
合金元素對鋼熱處理的影響
1、對奧氏體化的影響——大多數合金元素（鎳、鈷除外）都減緩奧氏體化過程。所以在熱處理時就需要比碳鋼更高的加熱溫度和更長的保溫時間。——碳化物不宜分解。2、對奧氏體晶粒大小的影響——大多數合金元素有阻礙奧氏體晶粒長大的作用。但錳和硼卻相反，可以促進奧氏體晶粒長大，所以，除錳鋼外，合金鋼在加熱時不易過熱。這樣有利於在淬火後獲得細馬氏體；也有利於適當提高加熱溫度，使奧氏體中溶有更多的合金元素增加淬透性和提高鋼的力學性能。 3、合金元素對過奧氏體轉變的影響——除鈷外，所有合金元素都使C曲線右移，降低鋼的臨界冷卻速度，提高鋼的淬透性。有些合金元素還使C曲線的形狀發生改變。另外，大多數合金元素還使Ms點下降。
對鋼加熱和冷卻時相變的影響
鋼加熱時的主要固態相變是非奧氏體相向奧氏體相的轉變，即奧氏體化的過程。整個過程都和碳的擴散有關。合金元素中，非碳化物形成元素降低碳在奧氏體中的激活能，增加奧氏形成的速度；而強碳化物形成元素強烈妨礙碳在鋼中的擴散，顯著減慢奧氏體化的過程。鋼冷卻時的相變是指過冷奧氏體的分解，包括珠光體轉變（共析分解）、貝氏體相變及馬氏體相變。僅舉合金元素對過冷奧氏體等溫轉變曲線的影響為例，大多數合金元素，除鈷和鋁外，均起減緩奧氏體等溫分解的作用，但各類元素所起的作用有所不同。不形成碳化物的（如矽、磷、鎳、銅）和少量的碳化物形成元素（如釩、鈦、鉬、鎢），對奧氏體到向珠光體的轉變和向貝氏體的轉變的影響差異不大，因而使轉變曲線向右推移。碳化物形成元素（如釩、鈦、鉻、鉬、鎢）如果含量較多，將使奧氏體向珠光體的轉變顯著推遲，但對奧氏體向貝氏體的轉變的推遲並不顯著，因而使這兩種轉變的等溫轉變曲線從“鼻子”處分離，而形成兩個C形。
對鋼的晶粒度和淬透性的影響
影響奧氏體晶粒度的因素很多。鋼的脫氧和合金化情況均與“奧氏體本質晶粒度”有關。一般來說,一些不形成碳化物的元素,如鎳、矽、銅、鈷等,阻止奧氏體晶粒長大的作用較弱,而錳、磷則有促進晶粒長大的傾向。碳化物形成元素如鎢、鉬、鉻等，對阻止奧氏體晶粒長大起中等作用。強碳化物形成元素如釩、鈦、鈮、鋯等，強烈地阻止奧氏體晶粒長大，起細化晶粒作用。鋁雖然屬於不形成碳化物元素，但卻是細化晶粒和控制晶粒開始粗化溫度的最常用的元素。鋼的淬透性（見淬火）高低主要取決於化學成分和晶粒度。除鈷和鋁等元素外，大部分合金元素溶入固溶體後都不同程度地抑制過冷奧氏體向珠光體和貝氏體的相變，增加獲得馬氏體組織的數量，即提高鋼的淬透性。
對鋼的力學性能和回火性能的影響
鋼的性能取決於鐵的固溶體和碳化物各自性能以及它們相對分布的狀態。合金元素對鋼的力學性能的影響也與此有關。固溶於鐵素體中的合金元素，起固溶強化作用，使強度和硬度提高，但同時使韌性和塑性相對地降低。調質鋼的韌性－脆性轉變溫度是評價力學性能的一項重要指標。①提高轉變溫度的元素有 B、P、C、Si、Cu、Mo、Cr；②降低轉變溫度的元素有Ni、Mn；③少量時提高、多量時降低轉變溫度的元素有Ti、V;④少量時降低、多量時提高轉變溫度的元素有Al。合金鋼的回火穩定性比碳素鋼好，這是由於合金元素在回火時阻礙了鋼中原子的擴散，因而在同樣溫度下，起到延遲馬氏體分解和抗回火軟化的作用。碳化物形成元素，對回火軟化的延遲作用特別顯著。鈷和矽雖屬不形成碳化物元素，但它們對滲碳體晶核的形成和長大，有強烈的延遲作用，因此，也有延遲回火軟化的作用。
對鋼的焊接性和被切削性的影響
焊接性和被切削性是衡量鋼的工藝性能好壞的主要方面。凡能提高淬透性的合金元素均對鋼的焊接性不利。因為在焊縫熱影響區靠近熔合線一側冷卻時易形成馬氏體等硬脆組織，有導致開裂的危險。另一方面，熱影響區靠近熔合線處的晶粒因受高熱容易粗化，因此，合金鋼中含有可使晶粒細化的元素如鈦、釩等是有益的。鋼中加入適量的硫、鉛等元素可改善鋼的被切削性（見易切削鋼）。合金鋼中的合金元素一般會使鋼的硬度增加，因而增高切削抗力，加劇刀具磨損。通過改變鋼的基體組織、夾雜物的種類、數量和形狀可以影響鋼的被切削性。
對鋼的耐蝕性能的影響
鉻是不銹耐酸鋼和耐熱鋼的主要合金元素。合金鋼中含鉻量若達到12%左右，在鋼的表面便形成緻密的鉻的氧化物，使鋼在氧化性介質中的耐蝕性發生突變而大大提高。鉻、鋁、矽等元素，能提高鋼的抗氧化性和抗高溫氣體的腐蝕性能，但過量的鋁和矽則會使鋼的熱塑性變壞。鎳主要用來形成和穩定奧氏體組織，使鋼獲得良好的力學性能、耐蝕性能和工藝性能。鉬能使不銹耐酸鋼很快鈍化，提高對含有氯離子的溶液及其他非氧化性介質的耐蝕能力。鈦、鈮通常用來固定合金鋼中的碳，使它生成穩定的碳化物，以減輕碳對合金鋼耐蝕性能的有害作用。銅和磷配合使用時，可提高鋼的耐大氣腐蝕性能。
