第一篇：粉煤灰對鋼筋混凝土耐久性能的影響及其應用研究

粉煤灰對鋼筋混凝土耐久性能的影響及其應用研究

粉煤灰在國內已經應用多年。但一般只把它當作一種 *S 濟”的摻合料，試驗方法、使用規定均以代替”為出發點，以適應于水泥的條件來檢驗粉煤灰的效應，所以得出的結論總是摻量有限，多了不利。泵送混凝土使粉煤灰從 *S 濟”摻合料走向了幼能”材料，但離充分發揮粉煤灰作用還有一定的距離。隨著國內外對粉煤灰的大量研究及工程應用實踐，結果表明，在鋼筋混凝土中摻入粉煤灰能改善混凝土內部結構、大幅提高混凝土的耐久性，其有著良好的技術性、經濟性與社會意義之統一’ 11 已不僅只是經濟”摻和料)。正是基于粉煤灰對提高混凝土耐久性的良好應用前景，本文根據國內外研究情況，闡述粉煤灰對鋼筋混凝土耐久性的影響及機理，并對其應用進行探討。抗滲透性

向混凝土中摻入粉煤灰，能夠改善混凝土界面結構，使其滲透通道比基準混凝土的彎曲;粉煤灰中活性成分火山灰反應生成的水化硅酸鈣 C-S-日凝膠)能填塞水泥石中的毛細孔隙，堵塞滲透通道，增強了混凝土的密實度，增大了滲透阻力;同時其孔徑分布與基準混凝土也不同，摻粉煤灰混凝土大孔數量較少，其滲透系數也較小，具有良好的抗滲能力。有文獻報道’刁，高摻量粉煤灰混凝土的滲透系數可低至 1.6x10-’45.7x10-13m/s。隨著混凝土齡期增長，粉煤灰的火山灰活性進一步發揮，粉煤灰混凝土的抗滲性能提高更大。

2.抗凍融性

摻粉煤灰混凝土具有良好的抗凍融性能。其對混凝土抗凍融性的影響有以下 3 個方面，們活性效應固定了氫氧化鈣，使之不致于因浸析而擴大冰凍劣化所產生的孔隙。2)形態效應能使混凝土用水量減少，明顯有利于減少孔隙和毛細孔。6)填充效應可使截留空氣量和泌水量減少，并使孔隙細化，有助于使引氣劑產生的微細氣孔分布均勻，從而大大改善了混凝土的抗凍性能。有試驗表明’ 31，采用 I 級粉煤灰和低引氣型高效減水劑雙摻技術，所制備的 C50 粉煤灰混凝土具有良好的抗凍性，能經受 300 次(慢凍法)凍融循環。加拿大的 M alh otra V.M.etal 通過試驗 141 發現，50 次凍融循環后，高摻量粉煤灰混凝土有輕微的表面剝落，經 300 次凍融循環后，其出現的膨脹不會對混凝土造成危害，經 1000 次凍融循環后，試件內芯仍處于完好狀態。還有研究’ 5] 發現，混凝土的抗凍性隨粉煤灰摻量的增加而提高。如果在粉煤灰混凝土中加入引氣劑，其抗凍性會大幅提高。

3.抗碳化性

對混凝土的碳化作用有兩方面的影響。口)如用粉煤灰取代部分水泥，使得混凝土中水泥熟料的含量降低，析出的氫氧化鈣數量必然減少，同時粉煤灰二次水化反應(主要吸收 Ca(OH): 生成水化硅酸鈣，均導致混凝土堿度降低，亦即混凝土抗碳化性能降低，這是不利的一方面。2)粉煤灰的微集料填充效應，能使混凝土孔隙細化，結構致密，在一定程度上能延緩碳化的程度，但是對防碳化擴散來說，是達不到鋼筋混凝土的要求的。對于粉煤灰的不利影響，現在已有相應的措施加以改善。如研究’ 6] 發現，當粉煤灰摻量等于或小于 40、復摻礦渣粉至總量為 60%,70% 和 80% 時，混凝土碳化深度均比單摻 60% 粉煤灰混凝土的要低;粉煤灰摻量為 50%、礦渣粉摻量為 10% 時，混凝土的碳化深度也比單摻 60% 粉煤灰的要低得多。即使用粉煤灰與礦渣粉的復摻技術可顯著緩和單摻粉煤灰混凝土抗碳化能力的下降，或在保持抗碳化性能不下降的情況下，可提高混凝土中摻合料的總量，降低水泥用月巨。

4.抗氯離子滲透能力

摻粉煤灰混凝土有較強的抗氯離子滲透能力。混凝土中摻入粉煤灰，能夠改善水泥石的界面結構，粉煤灰中活性成分火山灰反應生成的水化硅酸鈣 C-S-H 凝膠)填塞了水泥石中

毛細孔隙，堵塞滲透通道，增強了混凝土的密實度，且 C-S-H 凝膠會吸附氯化物于其中，因而提高了混凝土的抗氯離子滲透能力。大連理工大學通過摻有礦物摻和料的混凝土擴散性能試驗’ 71 發現，在相同水膠比條件下，添加 30%-45% 的粉煤灰后，混凝土的氯離子擴散系數明顯低于基準混凝土，說明摻粉煤灰可以明顯的提高混凝土結構抗氯離子滲透能力。進一步研究發現，同時摻粉煤灰和硅灰的混凝土抗氯離子滲透能力優于單摻粉煤灰混凝土，在硅灰摻量為 3% 的情況下，雙摻粉煤灰和硅灰比單摻硅灰時的混凝土抗氯離子滲透能力更強，而硅灰摻量在 4% 和 5% 時，單摻硅灰比雙摻時好。

5.抗硫酸鹽能力

美國工程實踐表明，抗壓強度或其它情況相同時，混凝土的粉煤灰含量越高，其抗硫酸鹽的能力越強。英國建筑物科學研究院也建議用粉煤灰提高混凝土的抗硫酸鹽能力’ 81。研究發現，在混凝土中摻入粉煤灰，口)能減少水泥用量即減少了由水泥帶入的 C,A 含量，也減少了水泥水化生成的 Ca(0 H)2 量，從而減少了與侵蝕溶液中侵蝕介質反應的 Ca(OH): 量;2)粉煤灰中活性成分的火山灰反應，減少了混凝土水化物中的游離 Ca(OH): 量，使得形成具有膨脹破壞作用的鈣磯石反應也相應減少，同時反應生成的水化硅酸鈣填塞了水泥石中毛細孔隙，增強了混凝土的密實度，也降低了硫酸鹽侵蝕介質的侵入與腐蝕速度。6 抗堿一集料反應能力

摻粉煤灰能降低混凝土的堿性，有效抑制堿一集料反應。有關試驗研究’ 91 表明，高摻量粉煤灰混凝土浸泡在 1 當量濃度的 NaOH 溶液中的膨脹量比相同條件下普通混凝土明顯要低。加拿大學者用粉煤灰等量替代高堿水泥，測試混凝土 7d,28d,84d,364d,545d,3270d 的膨脹量及相應凈漿孔溶液中堿濃度。結果發現，摻合料能顯著抑制堿集料反應，其機理不僅是對混凝土中堿的稀釋作用堿少了水泥水化生成的 Ca(0 H): 量)，摻合料的存在促使了堿固定于 C-S-H 中 1101抗鋼筋銹蝕能力

摻加粉煤灰，能提高混凝土中鋼筋的抗銹蝕能力。對大摻量粉煤灰混凝土的堿度研究發現，粉煤灰摻量為 0% ,30% ,40% ,50% ,60%, 70% 時，其 pH 值分別為 12.56,12.50,12.46,12.24,12.15,12.06，即粉煤灰摻量即使達到 70%, 混凝土的 pH 值仍在 12 以上，仍高于鋼筋混凝土結構允許的堿度(11.50)值，高于鋼筋表面鈍化膜破壞的臨界值 戶 H=11.50)，說明摻粉煤灰混凝土中的鋼筋仍能形成致密的鈍化膜。同劑大學的賀鴻珠、陳志源等人在青島小麥島試驗區海水中混凝土構件長達 11 年的暴露實驗發現，摻粉煤灰后混凝土的抗鋼筋銹蝕能力明顯提高。這與先前普遍認為在混凝土中摻加粉煤灰會對鋼筋造成不良影響銹蝕)剛好相反。

1.溫峰削減和形貌效應

粉煤灰能顯著的降低水泥水化產生的溫升。因為它的摻入，在保持混凝土的膠結材總量不變的條件下，相應地降低了混凝土中水泥的用量。因而，水泥的水化熱量降低，摻量增大時，降低更多。盡管其本身在混凝土中將產生火山灰反應，要放出水化熱，但是，這種反應滯后于主體對混凝土的水泥水化反應，而且時間也拉得很長，其反應熱可以忽略。所以，粉煤灰有良好的溫峰削減效應，能減少因溫升過大造成的混凝土開裂，提高混凝土的體積穩定性。粉煤灰顆粒絕大多數為玻璃球體，摻入混凝土中可減小內摩擦力，從而減少混凝土中用水量，并使混凝土孔結構得到改善，孔徑不斷細化，孔道曲折程度增大，因此，摻粉煤灰混凝土具有良好的抗滲透能力。火山灰活性效應和吸附作用

粉煤灰顆粒含有活性 Si0: 和 AI203，它們不斷吸收水泥水化生成 Ca(OH)2，生成水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣，并和游離石灰以及高堿度水化硅酸鈣產生二次反應，生成強度更高、穩定性更優、數量更多的低堿度水化硅酸鈣，改善水化膠凝物質的組成，并減少或消除了游

離石灰，且粉煤灰混凝土水化時產生的大量 C-S-H 凝膠會吸收和固定大量 Na’, Ka’ 和氯化物，使混凝土孔溶液中的有效堿和氯離子含量大大減少，因而有效抑制堿一集料反應，減少氯離子的侵蝕。

3.填充作用

水泥粒子之間填充性并不好，通常其平均粒徑為 20-30Rm，而粉煤灰(I ,11,m 級)的平均粒徑比水泥小超細粉煤灰更小，平均粒徑 3-6Rm>。因此，如果在水泥中摻入粉煤灰，則可大幅度改善膠凝材料顆粒的填充性，提高水泥石的致密度。純粉煤灰的相對密度比水泥的相對密度要小，在取代細度相近、重量相當的水泥時，可使細顆粒含量增多，這些顆粒填充在水泥粒子之間和界面的空隙中，使水泥石結構和界面結構更為致密。同時，粉煤灰中活性成分火山灰反應生成的水化硅酸鈣 C-S-H 凝膠)能填塞了水泥石中毛細孔隙，堵塞滲透通道，從而使混凝土的抗滲性大幅提高。這樣，水和侵蝕介質難以進入混凝土的內部，因而極大的提高了混凝土的耐久性。以上效應或作用)協同發揮，極大的提高了混凝土的耐久性。

綜上可以看出，摻粉煤灰能大幅提高混凝土的耐久性。但應用中有幾點需要認真研究 : 口)摻粉煤灰混凝土的抗碳化性需要改善。措施包括 : 適當增加混凝土保護層厚度。在粉煤灰混凝土中摻入耐久性改善劑。據研究，摻入耐久性改善劑，可提高混凝土的抗碳化性能。例如摻入耐久性改善劑的鋼筋混凝土結構(水灰比為 05，保護層 40mm)，其碳化速度極慢，碳化至鋼筋表面需 800 年’ 121 混凝土的表面作防護處理，采用雙摻技術等，以減少和防止摻粉煤灰混凝土的過早碳化。2)粉煤灰混凝土攪拌時，由于粉煤灰遇水易粘結成團，因此應與水泥同時投料并拌勻，然后再加水攪拌，攪拌時間宜延長，其潮濕養護時間也應適當延長。8)復摻即粉煤灰、硅粉和礦渣粉等復合使用)能補償單摻之不足，使單組分充分發揮各自的效應。并由于各組分顆粒形態、細度、化學組成均有不同，有可能相互激發，相互補充，對水泥石的孔結構產生復合效應，這種復合效應有待于作進一步的深入研究。

4)粉煤灰中的粗顆粒可在混凝土中起穩定體積的作用，故不必追求細度。碳會降低粉煤灰的抗裂性，故對粉煤灰重點應控制燒失量。

第二篇：原材料對混凝土性能的影響—粉煤灰

原材料對混凝土性能的影響—粉煤灰、SO3含量、fCaO含量、含水量。按上述品質指標將能用于混凝土和砂漿的粉煤灰分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級。GB/T1596—2005《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》中對粉煤灰上述品質指標有明確的規定。

粉煤灰在水泥基材料中的作用主要有：形態效應、活性效應、微集料效應。粉煤灰的形態效應主要表現為填充作用和潤滑作用；粉煤灰的活性效應是指混凝土中粉煤灰的活性成分所產生的化學效應。如將粉煤灰用作膠凝組分，則這種效應自然就是最重要的基本效應，活性效應的高低取決于反映的能力、速度及其反應產物的數量、結構和性質等因素。粉煤灰的微集料效應是指粉煤灰微細顆粒均勻分布于水泥漿體的基相之中，就像微細的集料一樣。在水泥漿體中摻加礦物質粉料，可取代部分水泥熟料，混凝土的硬化過程及其結構和性質的形成，不僅取決于水泥，而且還取決于微集料。

1、粉煤灰細度對混凝土性能的影響：

粉煤灰的細度對混凝土的性能有著重要的影響，這種影響主要體現在兩個方面：一是影響粉煤灰的活性，粉煤灰越細，火山灰反應能力越強；二是影響需水性，一般來說原狀粉煤灰越粗，需水性越大。在混凝土中，用水量是影響其結構和性能的最敏感因素，通過機械粉磨，可以提高粉煤灰的細度，但通常不能夠降低粉煤灰的需水量。

2、粉煤灰燒失量對混凝土性能的影響：

粉煤灰中未燃盡的碳粉都可以按燒失量來估量。碳粒是對混凝土有害的物質，它能使混凝土的用水量增加，粉煤灰中的含碳量越高，它的需水量也就越多。隨著含碳量的變化，粉煤灰的顏色可以從乳白色變到黑色，高鈣粉煤灰往往呈淺黃色，含鐵量較高的粉煤灰也有可能呈現出較深的顏色。原狀粉煤灰通常顏色較淺，機械粉磨作用將這些顆粒打破，使得一些未燃燒的炭露出來，因此，磨細粉煤灰常常呈現出較黑的顏色。

3、粉煤灰fCaO含量對混凝土性能的影響：

在低鈣粉煤灰中CaO絕大部分結合在玻璃體中，在高鈣粉煤灰中，除大部分被結合外，還有一部分是游離的。“死燒”狀態的游離CaO具有利于激發活性和不利于安定性的雙重作用，因此必須重視高鈣粉煤灰的安定性問題。

4、粉煤灰SO3含量對混凝土性能的影響：

SO3過高會產生破壞性的鈣礬石，我國規范規定為粉煤灰中SO3含量必須不大于3%。

5、粉煤灰的堿含量較高，也會導致硬化水泥石產生較大的干縮變形，這對混凝土的抗裂性能也是不利的。

另外，使用優質粉煤灰，其摻量越大，減水效果越顯著。反之，使用劣質粉煤灰，其摻量越大，混凝土的用水量增加也越多。粉煤灰與氫氧化鈣結合，會使混凝土堿度有所降低這些都是粉煤灰化學穩定行為帶來的副作用。

第三篇：粉煤灰水泥發泡材料對制品的影響

粉煤灰水泥發泡材料對制品的影響

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發布時間：2010-10-8 11:17:19 閱覽次數:336

粉煤灰水泥發泡材料在生產過程當中，必須經常檢查發泡情況是否正常，尤其是每次進料時都要按配方來進行檢查，正常后方能投入生產，因為可發性料漿會受到諸因素的影響，最終導致制品質量不過關，這些原因主要有：

（1）原材料性質以及摻量：粉煤灰水泥可發性料漿與原材料性質和摻量都有著非常密切的關系。例如不同類型的水泥、不同產地的同種水泥、不同產地的粉煤灰或是AC引發劑和水泥發泡劑的不同用量等，均與發泡制品性能有密切的關系。

（2）水灰比的影響：粉煤灰水泥可發性料漿的水灰比對制品性能的影響非常大。同水泥制品的規律是一樣的，高水灰比料漿易成型、強度低，而且不易發泡；但低水灰比料漿流動性就非常差，水泥發泡劑放出的氣體在膨脹過程中會受到阻礙，制品內部也易出現裂紋，制品強度比較高。

（3）入模時間對制品的影響：料漿拌和后必須立即注入模具，盡可能縮短“無效時間”。因為水泥發泡劑一旦加入之后，會立即發生化學反應，開始放出氣體，如果延長入模時間的話，料漿內部已形成的泡孔在注模過程中損失掉，同時浪費一部分的水泥發泡劑，甚至達不到預期的效果。

（4）環境溫度與水溫的一些影響：生產粉煤灰水泥發泡材料最適宜的環境溫度應該在15℃以上，如果溫度太低，則發泡效果不理想，強度也不高，甚至出現粉化的現象。如果提高水溫的話，即使在環境溫度低于15℃的情況下，也能生產出合格的產品。

第四篇：家電對電力線適配器性能的影響

家電對電力線適配器性能的影響

前文已經介紹過家用電器會對TL-PA201電力線適配器的性能造成影響，那么影響究竟有多大呢？我們通過一個插線板來進行實際測試。

如圖所示，我們把TL-PA201和電腦、音箱、路由器、臺燈、筆記本、打印機的電源全部插在一個插線板上，看看TL-PA201的性能變化。（測試地點依然是書房中的A、B兩點）

小結：影響顯著

相比使用獨立的插座，TL-PA201與電器設備共用插座后的實際測試性能降低了20Mbps，降幅達到了25%。可見家用電器對電力線適配器的性能影響還是非常明顯的，因此建議大家在使用TL-PA201時，應盡量選擇獨立的電源插座，以便獲得更好的性能。

在TL-PA201的使用說明中，明確寫到TL-PA201應遠離充電器等設備使用。那么充電器對TL-PA201的影響會有多大呢？一起來看看我們的測試。

我們把手機充電器和TL-PA201共同插在一個插線板上，測試地點同樣是書房中的A、B兩點，測試結果如下：

小結：請遠離充電器

相比使用獨立的插座，TL-PA201與充電器共用插座后的實際測試性能降低了15Mbps，降幅接近20%，可見 充電器對TL-PA201的影響還是非常明顯的。造成這種現象的主要原因是普通充電器的電磁屏蔽效果較差，電磁波對“電力線”的通信產生了干擾，致使數據 傳輸性能下降。因此，為了保證用戶的正常使用，請不要吧TL-PA201和充電器放在一個插座上使用。

優、劣質電線對電力線適配器性能的影響

考慮到優、劣質電線的不好區分，以及實際測試的不方便性，我們選擇了兩個質量不同的插線板來替代優、劣質電線，看看它們對TL-PA201的性能會產生怎樣的影響。

小結：對比差距明顯

結果非常明顯，優質插線板的測試成績領先劣質插線板23M，領先幅度非常明顯。因此用戶在使用TL-PA201時，如果必須要配合插線板使用，請選擇質量可靠的產品，而且不要選擇帶有濾波功能的插線板哦。

通過對TL-PA201電力線適配器的全面測試，我們的疑問也已全部解開。首先，TL-PA201非常安全，用戶大可 放心使用；其次，TL-PA201的性能大約是百兆網線的一半，完全可以滿足現代家庭對網絡帶寬的需求；而TL-PA201的性能和穩定性相比300M無 線網絡則要高出不少，因此更加適合作為家庭現有網絡的有效補充；最后，TL-PA201“怕”很多東西，用戶在使用時需要注意。

“電力貓”最怕以下幾樣東西：

1、濾波產品。無論是電表、還是濾波插座，TL-PA201均無法正常使用。

2、電源適配器。無論是哪種電器的電源適配器，在其使用過程中均會對TL-PA201的性能產生影響，因此不建議大家把TL-PA201和電源適配器共用。

3、充電器。充電器在工作時產生的電磁波會嚴重影響TL-PA201的實際性能，因此用戶需注意遠離其使用。

4、劣質電線或插線板。

綜合來看，TP-Link TL-PA201電力線適配器的表現還是非常不錯的，它的性能處于有線網絡和無線網絡之間，但它的靈活性遠勝有線網絡，而穩定性相比無線網絡也更加出色。因此用戶只要是在同一個電表下使用，并且盡量做到每臺TL-PA201單獨使用一個插座，那么你將獲得非常出色的“第三類”網絡體驗，享受到完全不遜于有 線網絡的“新生活”。

更多常見問題解答：

1、用電力線適配器還需要用傳統Modem嗎？

答：需要，電力線適配器只是在家庭內部構建局域網使用，如果需要接入互聯網還是需要通過小區寬帶或傳統的ADSL Modem 等方式。

2、電力線適配器單個可以使用嗎？

答：不可以，至少需要兩個才能使用，1個連接ADSL Modem 或路由器LAN 口，1個連接電腦。如有兩臺電腦，則需要3個，三臺電腦，則需要4個，依此類推。

3、家庭空氣開關會影響電力線適配器使用嗎？

答：電力線適配器可以跨越大多數空氣開關或漏電保護開關。

4、TL-PA101與TL-PA201可以相互通信么？

答：TL-PA101與TL-PA201采用不同的標準協議，因此是不可以互通的。現市場上PLC 產品大多依循統一標準協議，85M產品可與85M產品互通，200M產品可與200M產品互通。

第五篇：【鋼鐵知識】合金元素對鋼鐵性能的影響

【鋼鐵知識】合金元素對鋼鐵性能的影響

合金元素在鋼中的存在形式：

溶入鐵素體、奧氏體和馬氏體中，以固溶體的溶質形式存在形成強化相，如溶入滲碳體形成合金滲碳體，形成特殊碳化物或者金屬間化合物

形成非金屬夾雜，如合金元素與O、N、S形成氧化物、氮化物和硫化物

有些元素如Pb、Ag等游離態存在。

一、合金元素與鐵的相互作用擴大奧氏體區的元素（奧氏體形成元素）

使A4點上升，A3點下降，導致奧氏體穩定區域擴大

無限擴大奧氏體區的元素：Ni, Mn, Co 有限擴大奧氏體區的元素：C, Cu, N 2.縮小奧氏體區的元素（鐵素體形成元素）

使A4點下降，A3點上升，導致奧氏體穩定區域縮小

完全封閉奧氏體區的元素： Cr, Ti, V, W, Mo, Al, Si 縮小奧氏體區，但不使之封閉的元素：B, Nb, Zr

二、合金元素與碳的相互作用

1.非碳化物形成元素

主要包括：B, N, Ni, Cu, Co, Al, Si等

它們不能與碳元素形成化合物，但可以固溶于鐵中形成固溶體

這些元素都位于元素周期表中鐵元素的右邊

2.碳化物形成元素

主要包括Ti, Zr, Nb, V, W, Mo, Cr, Mn, Fe 這些元素都位于元素周期表中鐵元素的左邊

它們都可與碳元素形成化合物，但形成的碳化物的性質差別很大

Fe-C相圖是研究鋼中相變和對碳鋼進行熱處理時 選擇加熱溫度的依據，因此有必要先了解合金元素對Fe-C相圖的影響。

鋼中有三個基本的相變過程：加熱時奧氏體的形成、冷卻時過冷奧氏體的分解以及淬火馬氏體回火時的轉變。

合金元素對鋼加熱時奧氏體形成過程的影響

合金元素對減小奧氏體晶粒長大傾向的作用也各不相同。

Ti、V、Zr、Nb等強碳化物形成元素強烈阻礙奧氏體晶粒長大，細化晶粒。

W、Mo、Cr阻止奧氏體晶粒長大的作用中等。

非碳化物形成元素Ni、Si、Cu、Co等阻止奧氏體晶粒長大的作用輕微。

Mn、P有助于奧氏體晶粒的長大。

合金元素對過冷奧氏體分解過程的影響

幾乎所有的合金元素（除Co）外都使C－曲線向右移動，即減慢珠光體類型轉變產物的形成速度。除Co、Al以外，所有的合金元素都使馬氏體轉變溫度下降。

提高淬透性的元素主要有

Cr、Mn、Mo、Si、Ni、B 合金元素對回火過程的影響

合金元素的主要作用是提高鋼的回火穩定性（鋼對回火時發生軟化過程的抵抗能力），使回火過程各個階段的轉變速度大大減慢，將其推向更高的溫度。

對合金鋼的回火穩定性影響比較顯著的為：釩、鎢、鈦、鉻、鉬、鈷、硅等元素；影響不明顯的為：鋁、錳、鎳等元素

一、合金元素對鋼力學性能的影響

1.溶解于鐵起固溶強化作用

幾乎所有合金元素均能不同程度地溶于鐵素體、奧氏體中形成固溶體，使鋼的強度、硬度提高，但塑性韌性有所下降，使鋼具有強韌性的良好配合。

2.形成碳化物，起第二相強化、硬化作用

按照與碳之間的相互作用不同，常用的合金元素分為非碳化物形成元素和碳化物形成元素兩大類。碳化物形成元素包括Ti、Nb、V、W、Mo、Cr、Mn等，它們在鋼中能與碳結合形成碳化物，如TiC、VC、WC等，這些碳化物一般都具有高的硬度、高的熔點和穩定性，如果它們顆粒細小并在鋼中均勻分布時，則顯著提高鋼的強度、硬度和耐磨性。

3.使結構鋼中珠光體增加，起強化的作用

合金元素的加入，使Fe-Fe3C相圖中的共析點左移，因而，與相同含碳量的碳鋼相比，亞共析成分的結構鋼（一般結構鋼為亞共析鋼）含碳量更接近于共析成分，組織中珠光體的數量，使合金鋼的強度提高。

二、合金元素對鋼工藝性能的影響

1.對熱處理的影響

（1）對加熱過程奧氏體化的影響 ：合金鋼熱處理可適當提高加熱溫度和延長保溫時間

合金鋼中的合金滲碳體、合金碳化物穩定性高，不易溶入奧氏體；合金元素溶入奧氏體后擴散很緩慢，因此合金鋼的奧氏體化速度比碳鋼慢，為加速奧氏體化，要求將合金鋼（錳鋼除外）加熱到較高的溫度和保溫較長的時間。除Mn外的所有合金元素都有阻礙奧氏體晶粒長大的作用，尤其是Ti、V等強碳化物形成的合金碳化物穩定性高，殘存在奧氏體晶界上，顯著地阻礙奧氏體晶粒長大。因此奧氏體化的晶粒一般比碳鋼細。

（2）對過冷奧氏體轉變的影響 ：合金鋼淬透性更好，可減小淬火冷速，減小淬火變形。但殘余奧氏體增多

除Co外，所有溶于奧氏體中的合金元素，都使過冷奧氏體的穩定性增大，使C曲線右移，馬氏體臨界冷卻速度減小，淬透性提高。這使得合金鋼利用較小的冷卻速度即能淬成馬氏體組織，可減小淬火變形。因此大尺寸、形狀復雜或要求精度高的重要零件需要用合金鋼制作。除Co、Al外，大多數合金元素都使Ms點降低，使合金鋼淬火后的殘余奧氏體量比碳鋼多，這將對零件的淬火質量會產生不利影響。

（3）對回火轉變的影響 ：合金鋼耐回火性好，回火后強韌性配合更好，有些鋼可產生“二次硬化”

合金鋼回火時馬氏體不易分解，抗軟化能力強，即提高了鋼的耐回火性，回火后能有更好的強韌性配合。合金元素能提高馬氏體分解溫度，對于含有較多Cr、Mo、W、V等強碳化物形成元素的鋼，當加熱至500～600℃回火時，直接由馬氏體中析出合金碳化物，這些碳化物顆粒細小，分布彌散，使鋼的硬度不僅不降低，反而升高這種現象稱為“二次硬化”。但有些合金鋼應避免“回火脆性”的產生。

2.對焊接性能的影響

淬透性良好的合金鋼在焊接時，容易在接頭處出現淬硬組織，使該處脆性增大，容易出現焊接裂紋；焊接時合金元素容易被氧化形成氧化物夾雜，使焊接質量下降，例如，在焊接不銹鋼時，形成Cr2O3夾雜，使焊縫質量受到影響，同時由于鉻的損失，不銹鋼的耐腐蝕性下降，所以高合金鋼最好采用保護作用好的氬弧焊。

3.對鍛造性能的影響

由于合金元素溶入奧氏體后使變形抗力增加，使塑性變形困難，合金鋼鍛造需要施加更大的壓力噸位；同時合金元素使鋼的導熱性降低、脆性加大，增大了合金鋼鍛造時和鍛后冷卻中出現變形、開裂的傾向，因此合金鋼鍛后一般應控制終鍛溫度和冷卻速度。

三、各種合金元素對鋼性能的影響

目前在合金鋼中常用的合金元素有：鉻（Cr），錳（Mn），鎳（Ni），硅（Si），硼（B），鎢（W），鉬（Mo），釩（V），鈦（Ti）和稀土元素（Re）等。五大元素：硅、錳、碳、磷、硫。五大雜質元素：氧、氮、磷、硫、氫。

1、碳（C）：鋼中含碳量增加，屈服點和抗拉強度升高，但塑性和沖擊性降低，當碳量0.23%超過時，鋼的焊接性能變壞，因此用于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銹蝕；此外，碳能增加鋼的冷脆性和時效敏感性。

2、硅（Si）：在煉鋼過程中加硅作為還原劑和脫氧劑，所以鎮靜鋼含有0.15－0.30%的硅。如果鋼中含硅量超過0.50-0.60%，硅就算合金元素。硅能顯著提高鋼的彈性極限，屈服點和抗拉強度，故廣泛用于作彈簧鋼。在調質結構鋼中加入1.0－1.2%的硅，強度可提高15－20%。硅和鉬、鎢、鉻等結合，有提高抗腐蝕性和抗氧化的作用，可制造耐熱鋼。含硅1－4%的低碳鋼，具有極高的導磁率，用于電器工業做矽鋼片。硅量增加，會降低鋼的焊接性能。硅可提高強度、高溫疲勞強度、耐熱性及耐H2S等介質的腐蝕性。硅含量增高會降低鋼的塑性和沖擊韌性。

3、錳（Mn）：在煉鋼過程中，錳是良好的脫氧劑和脫硫劑，一般鋼中含錳0.30－0.50%。在碳素鋼中加入0.70%以上時就算“錳鋼”，較一般鋼量的鋼不但有足夠的韌性，且有較高的強度和硬度，提高鋼的淬性，改善鋼的熱加工性能，如16Mn鋼比A3屈服點高40%。含錳11－14%的鋼有極高的耐磨性，用于挖土機鏟斗，球磨機襯板等。錳量增高，減弱鋼的抗腐蝕能力，降低焊接性能。錳可提高鋼的強度，增加錳含量對提高低溫沖擊韌性有好處。

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于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于0.055%，優質鋼要求小于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。

6、鉻（Cr）：在結構鋼和工具鋼中，鉻能顯著提高強度、硬度和耐磨性，但同時降低塑性和韌性。鉻又能提高鋼的抗氧化性和耐腐蝕性，因而是不銹鋼、耐熱鋼的重要合金元素。鉻是合金結構鋼主加元素之一，在化學性能方面它不僅能提高金屬耐腐蝕性能，也能提高抗氧化性能。當其含量達到13％時，能使鋼的耐腐蝕能力顯著提高，并增加鋼的熱強性。鉻能提高鋼的淬透性，顯著提高鋼的強度、硬度和耐磨性，但它使鋼的塑性和韌性降低。

7、鎳（Ni）：鎳能提高鋼的強度，而又保持良好的塑性和韌性。鎳對酸堿有較高的耐腐蝕能力，在高溫下有防銹和耐熱能力。但由于鎳是較稀缺的資源，故應盡量采用其他合金元素代用鎳鉻鋼。鎳鋼鐵性能有良好的作用。它能提高淬透性，使鋼具有很高的強度，而又保持良好的塑性和韌性。鎳能提高耐腐蝕性和低溫沖擊韌性。鎳基合金具有更高的熱強性能。鎳被廣泛應用于不銹耐酸鋼和耐熱鋼中。

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于火而引起的脆性。在工具鋼中可提高紅性。鉬能提高鋼的高溫強度、硬度、細化晶粒、防止回火脆性。鉬能抗氫腐蝕。

9、鈦（Ti）：鈦是鋼中強脫氧劑。它能使鋼的內部組織致密，細化晶粒力；降低時效敏感性和冷脆性。改善焊接性能。在鉻18鎳9奧氏體不銹鋼中加入適當的鈦，可避免晶間腐蝕。可提高強度、細化晶粒，提高韌性，減小鑄錠縮孔和焊縫裂紋等傾向。在不銹鋼中起穩定碳的作用，減少鉻與碳化合的機會，防止晶間腐蝕，還可提高耐熱性。

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。釩用于固溶體中可提高鋼的高溫強度，細化晶粒，提高淬透性。鉻鋼中加少量釩，在保持鋼的強度情況下，能改善鋼的塑性。

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。在奧氏體不銹鋼中加鈮，可防止晶間腐蝕現象。

13、鈷（Co）：鈷是稀有的貴重金屬，多用于特殊鋼和合金中，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。當銅含量小于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，提高沖擊韌性，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、硅合用，可顯著提高鋼的高溫不起皮性能和耐高溫腐蝕的能力，降低冷脆性。鋁還能提高鋼的抗氧化性和耐熱性，對抵抗H2S介質腐蝕有良好作用。鋁的價格比較便宜，所以在耐熱合金鋼中常以它來代替鉻……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致密性和熱軋性能，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。稀土元素可提高強度，改善塑性、低溫脆性、耐腐蝕性及焊接性能。

表1 主要合金元素對鋼性能影響的有關說明（中國腐蝕與防護網）