合金元素在模具钢中的作用

  【硅(Si)】

  1.硅对钢性能的影响

  有利影响:

  (1)硅对提高铁素体和奥氏体的硬度和强度有较强的效果。

  (2)硅可以改善钢的耐磨性,能显著提高钢的弹性极限、屈服强度和屈服强比,并提高疲劳强度。

  (3)硅可以提高钢在高温时的抗氧化性能。

  不利影响:

  (1)硅的质量分数超过2.5%时,钢的塑性加工较为困难;质量分数超过3%时,钢的塑性和韧性显著降低。

  (2)硅易使钢中形成带状组织、造成横向性能低于纵向性能。

  (3)硅的存在使钢的焊接性能变差。

  2.硅在钢中的作用

  (1)硅在普通低合金钢中,可以提高钢的强度,改善局部腐蚀抗力;在调质钢中,可以提高淬透性和耐回火性。

  (2)硅在不锈钢和耐蚀钢中,与钼、钨、铬、铝、钛、氮等配合,可以提高钢的耐蚀性能和抗高温氧化性能。

  (3)硅的质量分数为0.5%-2.8%的SiMn或SiMnB钢广泛用于高载荷弹簧材料;硅含量较高的石墨钢用于冷作模具材料。

  【锰(Mn)】

  1.锰对钢性能的影响

  有利影响:

  (1)锰能适当增加钢的强度。

  (2)锰对永磁合金有利。

  (3)锰可改善钢的热加工性能。

  不利影响:

  (1)锰含量超过一定值时,零件开裂倾向增大;

  锰含量很高时,钢的抗氧化性能下降。

  (2)锰对软磁合金有害。

  (3)锰的存在不利于钢的焊接。

  2.在钢中的应用

  (1)易切削钢中常有适量的锰,形成MnS夹杂易于切削。

  (2)锰在普通低合金钢中,当质量分数为1%-2%时可提高钢的强度。

  (3)锰在弹簧钢、轴承钢和工具钢产品中,可提高钢的淬透性。

  【镍(Ni)】

  1.镍对钢性能的影响

  有利影响:

  (1)镍能提高钢的强度,但对钢的塑性影响较小。

  (2)含镍钢中降低碳含量可以改善钢的韧性。

  (3)镍能提高钢的疲劳性能,减小钢材对缺口的敏感性。

  (4)镍的质量分数超过15%-20%的钢具有高的耐蚀性。

  不利影响:

  (1)镍能强烈降低钢的热导率和电导率。

  (2)含镍钢焊接易开裂,建议使用奥氏体焊条。

  2.镍在钢中的应用

  (1)单纯的镍钢只有在要求特别高的冲击韧度或很低的工作温度时才使用。

  (2)含镍钢特别适用于需要表面渗碳的零件。

  (3)由于镍的稀缺,又是重要的战略物资,除非在用其他合金元素不可能达到性能要求时,应尽量少用和不用镍作为钢的合金元素。

  【钴(Co)】

  1.钴对钢性能的影响

  有利影响:

  (1)钴能强化钢的基体,在退火或正火状态的碳素钢中提高硬度和强度。

  (2)钴能显著提高特殊用途钢的热强性和高温硬度。

  (3)钴能提高马氏体时效钢的综合力学性能,使其具有超强韧性。

  (4)钴能提高耐热钢的抗氧化性能。

  不利影响:

  钴在提高退火或正火状态的碳素钢硬度和强度的同时,会引起其塑性和冲击韧度的下降。

  2.钴在钢中的应用

  (1)主要用于高速钢、马氏体时效钢、耐热钢以及精密合金等,其中马氏体时效钢可用来制造高尔夫球杆的杆面。

  (2)钴资源缺乏,价格昂贵,钴的使用应尽量节约。

  【钼(Mo)】

  1.钼对钢性能的影响

  有利影响:

  (1)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。

  (2)钼对改善钢的延展性、韧性以及耐磨性起到有力作用。

  (3)钼可以提高钢的耐蚀性,防止钢在氯化物溶液中的点蚀。

  不利影响:

  (1)钼的质量分数大于3%时,钢的抗氧化性减弱。

  (2)钼的适质量分数不超过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。

  2.钼在钢中的应用

  (1)铬钼钢在许多情况下可代替铬镍钢来制造重要的零件,常常被用于制造一些耐高温、耐高压的阀门和压力容器。

  (2)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、磁钢中都得到广泛应用。