模具钢中的合金元素有什么作用？（2）

　　[铜(Cu)]

　　1.铜对钢性能的影响

　　有利影响:

　　(1)提高钢的强度，尤其是屈强比，并略微提高钢的高温抗氧化性。

　　(2)随着铜含量的增加，钢的室温冲击韧性略有提高。

　　(3)在钢中加入少量铜可以提高低合金结构钢和钢轨钢的耐大气腐蚀性能，与磷结合时效果更显著。

　　(4)提高钢水流动性有利于铸造性能。

　　(5)在不锈钢中加入2%-3%的铜可以提高钢对硫酸和盐酸的耐腐蚀性。

　　不利影响:

　　含铜量高的钢在热加工过程中容易开裂。

　　2.铜在钢中的应用

　　(1)钢中加铜主要用于普通低合金钢、调质渗碳结构钢、钢轨钢、不锈钢、铸钢。

　　(2)我国富含含铜铁矿石，其中铜不易分离，冶炼时钢中铜已无法分离，开发含铜钢具有重要的经济意义。如果将含铜废料反复熔炼，钢中的铜含量会积累增加。

　　[铝]

　　1.对钢材性能的影响

　　有利影响:

　　(1)铝降低了钢对缺口的敏感性，减少或消除了钢的失效现象，特别是降低了钢的韧脆转变温度，提高了钢的低温韧性。

　　(2)铝具有很大的固溶强化作用，高铝钢具有比强度更高的优势。

　　(3)奥氏体铁铝锰钢具有较好的综合性能。

　　(4)当铝含量达到一定值时，钢的表面被钝化，使钢在氧化酸中具有耐腐蚀性，提高了对硫化氢的耐腐蚀性。

　　(5)含铝钢渗氮后表面形成氮化铝层，可提高硬度和疲劳强度及耐磨性。

　　(6)在钢中加入铝作为合金元素，可以显著提高钢的抗氧化性。

　　不利影响:

　　(1)铝不利于钢在氯和氯化物气氛中的耐腐蚀性。

　　(2)铝对热加工性、焊接性和机械加工性有不利影响。

　　2.铝在钢中的应用

　　(1)铝在一般钢中主要起脱氧和控制晶粒度的作用。

　　(2)铝作为主要合金元素之一，广泛应用于特种合金，包括氮化钢、不锈钢、耐热钢、电热合金、硬磁和软磁合金等。

　　[钒(V)]

　　1.钒对钢性能的影响

　　有利影响:

　　(1)少量的钒可以细化晶粒，提高韧性。

　　(2)通过适当的热处理使碳化物弥散析出时，钒可以提高钢的高温持久强度和抗蠕变性。

　　(3)碳化钒是最硬、最耐磨的金属碳化物，弥散分布的碳化物可以提高工具钢的硬度和耐磨性。

　　(4)当加入足够的钒来固定碳化钒中的碳时，钢在高温高压下对氢的稳定性可大大提高。在不锈钢中，钒可以提高抗晶间腐蚀的能力。

　　(5)含钒钢在较低的加工温度下能显著提高变形能力。

　　(6)钒可以改善钢的可焊性。

　　不利影响:

　　(1)钒含量高时，会出现聚集的碳化物，使强度降低，碳化物在晶粒中的析出会降低室温韧性。

　　(2)在铁镍合金中加入钒，经过适当的热处理，可以提高磁导率。在永磁钢中加入钒可以提高磁矫顽力。

　　(3)当氧化钒出现时，对钢的高温抗氧化性不利。

　　2.钒在钢中的作用

　　(1)钒广泛应用于普通低合金钢、合金结构钢、弹簧钢、轴承钢、合金工具钢、高速工具钢、耐热钢、耐氢钢、低温钢等系列。

　　(2)钒是中国最丰富的元素之一。虽然其价格比硅、锰、钛、钼略贵，但其在钢中的质量分数一般不超过0.5%(高速工具钢除外)，因此应广泛使用。目前，钒已成为开发新钢种的常用元素之一。

　　[钛(Ti)]

　　1.钛对钢性能的影响

　　(1)钛以固溶体形式存在于铁素体中时，其强化效果高于铝、锰、镍、钼等。

　　(3)钛可以提高持久强度和抗蠕变性。

　　(4)钛可以提高钢的韧性。

　　(5)钛提高了钢在高温、高压和氢气中的稳定性。

　　(8)在钢中加入钛可以促进氮化物层的形成，快速获得所需的表面硬度。

　　(9)钛可以改善低碳锰钢和高合金不锈钢的焊接性。

　　2.钛在钢中的应用

　　(1)当钛的质量分数超过0.025%时，可以认为是合金元素。

　　(2)钛作为一种合金元素，广泛应用于普通低合金钢、合金结构钢、合金工具钢、高速工具钢、不锈钢、耐热钢、永磁合金和铸钢。

　　(3)钛越来越多地用于各种先进材料，成为重要的战略材料，如航空航天、动力机械等。

　　[钨]

　　1.对钢材性能的影响

　　(1)钨提高了钢的回火抗力，形成的碳化物很硬，从而提高了钢的耐磨性，也使钢具有一定的热硬度。

　　(2)提高钢的高温抗蠕变能力不如钼强。

　　(3)显著提高钢的矫顽力和剩磁感应强度。

　　(4)钨对钢的耐腐蚀性和高温抗氧化性影响不大。

　　(5)强烈降低钢的导热系数。

　　(6)变形抗力高，热加工性能差。

　　2.钨在钢中的作用

　　钨主要用于工具钢，如高速钢和热锻模具钢。