合金的性能与成分有什么关系?改变某种合金的成分,如增加或减少某一种合金元素的含量,合金的性能会不会改变?论文!字数200

合金的性能与成分有什么关系?改变某种合金的成分,如增加或减少某一种合金元素的含量,合金的性能会不会改变?论文!字数2000~3000

钢中元素的作用
工业纯铁的塑性很好,但强度很低,一般不能满足实际需要.通常加入Si、Mn等合金钢元素改善钢材性能,以满足实际要求.另外,钢材在冶炼的过程中不可避免的含有C,S,P等杂质元素.它们的存在,对钢材的性能也有很大影响.
1 对钢材力学性能的影响 1.1 杂质的影响
1.1.1 碳的影响 碳与铁可以形成一系列化合物：Fe3C,Fe2C,FeC等.碳能提高钢材的强度和硬度,但会降低钢材的塑性.碳含量增加0.1%,钢材的抗拉强度可提高70MPa,屈服点提高28 MPa.含碳量大于6.67%的合金脆性大,不具有实际使用价值.海洋工程用钢根据碳的含量一般可分为三类（Section 8,API RP-2A-WSD,1994）：①普通钢.含碳量小于或等于0.4%.最小屈服应力为280MPA.②高强度钢.碳含量为0.45%或更高.屈服应力在280MPA和360MPA之间.③对于屈服应力大于360MPA的超高强度钢要限制使用.
1.1.2 硫的影响 硫通常以FeS的形式存在于钢材中.FeS塑性差,熔点低.钢水结晶时FeS分布于晶界周围.在800 0C~1200 0C时,轧制或铸造会导致晶界开裂,此现象即通常所说的钢的热脆现象.若钢材中有Mn,则可形成高熔点的MnS（1600 0C）.钢水在结晶时,MnS呈颗粒分布于晶内,这样就可以大大降低硫的危害.作为有害杂质,钢材中的硫含量通常限制在≤0.04%.
1.1.3 磷的影响 钢材中的磷能全部溶于 中,使其在室温下的强度升高,塑性降低,产生冷脆现象.除上述有害方面外,磷对钢材有很高的强化作用.磷提高钢材的屈服强度比镍高10倍,比锰高5倍,比铬高5倍,比铜高2.5倍,比硅高2倍,比钛高1.7倍.磷提高钢材的极限强度比镍高6倍,比锰高5倍,比铬高3倍,比铜高1.1倍,比硅高1.3倍,比钛稍低.此外,磷、铜共存可大大提高抗腐蚀性.针对磷使钢脆化,冲击韧性降低,生产中一般把磷控制在0.12%以下.钢中加如铝、钛细化晶粒,这样既可消除冷脆,又能提高钢的塑性和韧性.传统上把磷含量控制在≤0.04%.而我国针对磷的有害和有益两方面作用研究出一系列含磷量为0.07%~0.15%的磷钢.
1.1.4 ．氮的影响 氮在 中的溶解能力差,在200~300 0C加热过程中常呈氮化合物析出（时效现象）,使钢的强度极限升高,塑性下降,这种现象称为钢的兰脆.除氮的有效方法是在钢中加入铝中进行脱氮处理,是氮固定在氮化铝（AlN）中,这样就消除了产生时效的可能.
1.1.5 氧的影响 炼钢的过程就是氧化过程,氧化钢中的杂质调整钢中各元素的含量.在氧化的过程中,钢中的一部分氧化成FeO.氧主要以FeO的形式存在于钢中.钢中由于FeO的存在,致使其强度、塑性下降.一般脱氧程度差的沸腾钢比镇静钢具有更大的时效倾向.通常使用锰钢、硅钢或铝进行脱氧.
1.1.6 氢的影响 氢在 中的溶解能力差,在 中的溶解能力大.在钢水的结晶过程中,如果冷却速度太快,氢来不及扩散到金属外部而只能聚集在晶体的缺陷处（空位,滑移线,晶界）.聚集的氢将产生很大的压力,是钢材内部出现裂纹（所谓白点）.对于合金钢,氢的影响尤其显著.1.2 合金元素的影响 最常见的合金元素有Mn(>0.08%)、Si(>0.5%)、Cr、Ni、Mo、W、V、Ti、Al等.它们对钢材性能的影响见下表：合金元素的影响 元素 晶粒大小 过热的可能性 淬透性 退火、正火淬火的温度 强度和硬度 塑性 C 增 增 降 增 降 Mn 稍增 稍增 增 降 含量增加1%,抗拉强度增加90MPa,屈服点上升82MPa.低碳钢中〈1%C不降,高碳钢中降 Si 低含量时减小,2%时增大 影响小 增 增 含量增加1%,抗拉强度增加10MPa,屈服点上升55MPa.降；含量超过0.5%,对冲击韧性不利.Mo 减小 影响小 急增 增 增