1。3。4 铬的作用

铬能提高钢材的强度和硬度，使钢材具有良好的抗腐蚀性和抗氧化性；铬还可以 提高钢的淬透性，减轻工件淬火后碳元素的聚集程度。此外，铬能降低碳元素的扩散 速度，减少焊接时碳元素的的烧损。但是，过高含量的铬元素会形成大量的氧化物夹 杂，直接造成钢的冲击韧性和冲击吸收功的下降；铬元素会提高钢的脆性转变温度， 增加钢的回火脆性倾向，给热处理带来不便。

1。3。5  钼的作用

钼能细化钢的晶粒，有效的抑制晶界处裂纹的产生和扩张，提高钢的淬透性；同 时能增强钢中金属元素的抗氧化性，从而提高钢的抗腐蚀性以及抗点蚀的能力。钼溶 于铁素体后能起到固溶强化的作用，改善钢材焊缝处的淬火特性，减少工件产生淬火 裂纹的倾向，提高焊缝处的冲击韧性。钼元素对于减轻甚至消除钢高温回火脆性有着显著的作用，但同时钼元素会让钢中的碳化物分解为游离的石墨态，使合金钢产生钢 的石墨化倾向。

1。3。6 镍的作用

镍与铁以互溶的形式存在于钢中，能有效提高钢的强度，并通过细化晶粒，改善 钢的低温韧性和切削加工性能，镍和铜二者能有效结合减轻铜元素对钢的软化作用。 镍通过降低钢的临界冷却速度提高钢的淬透性和耐腐蚀性能，镍在钢中有固定钉扎的 作用所以能提高钢材焊缝处的冲击性能。此外，镍还是钢奥氏体化的有效元素，能提 高钢的奥氏体化温度，为碳化物的溶解创造了有利条件。但是，镍含量过高会造成氧 化铁皮不易脱落现象，给之后的加工制造带来不便。镍元素比较稀缺，在全世界范围 内属于稀缺元素，是宝贵的战略物资。因此，我们应该本着节约的原则合理的使用镍。文献综述

1。3。7 铝的作用

铝在阻止奥氏体晶粒长大的同时还能细化晶粒，提高钢的抗氧化性，改善钢在低 温时的韧性。铝和钢中的氮会形成弥散分布的 AlN 粒子，可以降低钢的过热敏感性 和钢的焊接性能。但是如果铝元素含量过高，容易和钢中的氧元素形成硬的 Al2O3 夹 杂，极大降低钢的强度和冲击韧性。

1。3。8 铌的作用

铌是目前细化晶粒和微合金化最有效的元素，对于延缓奥氏体再结晶以及在细化 晶粒方面的作用尤其明显，目前铌元素被广泛应用于对超导体的研究。在低合金钢中 加入铌，一方面能提高钢的热延展性，另一方面还可以提高钢铁抗蠕变的能力以及抗 高温的能力。铌元素和铁素体结合后有固溶强化的作用，能大幅度提高钢的强度和冲 击韧性，但是塑性和韧性却有一定程度的下降。

1。4 晶粒尺寸与塑性和韧性的关系

材料的强度和韧性是相互矛盾的，当提高材料的强度时它的韧性则会下降，改善 材料的韧性则会造成强度的不足。细化晶粒是金属材料中重要的强化方法，既能增强 材料的强度又能改善材料的韧性，所以晶粒细化技术成为控制材料组织性能的主要研 究方向[3]。材料屈服强度与晶粒大小的关系可用霍尔—配奇公式描述

式中σ0 为常数，反应的是晶粒内部对变形的阻力，相当于单晶体金属的屈服强度； K 为常数，表示晶界对强度影响的程度，和晶界的结构有关；d 为多晶体中各晶粒的 平均直径，从公式中看出材料的屈服强度随着晶粒直径的减小而增大[4]。经研究发现： 当晶粒尺寸的等级从 12 级(5。6 μm) 降低到 13 级(4。0 μm)时，明显提高了材料的强度， 对于同条件下的低合金钢，强度甚至可以提高 1 倍[5,6]。细晶强化的原理：一方面由 于晶界的存在，晶粒的位错运动在晶界处必然会受到阻碍，晶界间的原子排列也因此 更加紊乱，位错密度也愈高；另一方面由于各个晶粒之间存在着位向差，为了协调晶 粒之间的变形，每个晶粒必然会发生多滑移，从而引起位错之间互相缠结，晶界之间 原子排列的紊乱需要更大的外力才能产生位错的塞积，随着变形抗力的增大，强度得 到提高[7]。晶粒越细晶粒内部的空位数目和位错均减少，因应力集中而引起的开裂减 少，裂纹产生和扩张的难度也加大，在断裂过程中能吸收更多的能量，表现为高韧性。 同时，晶粒尺寸的减小让晶粒在其他晶粒内部发生开动位错和增值位错的概率得到提 高，塑性变形也更加的均匀，表现为良好的塑性变形能力。经过大量的研究发现：当 晶粒尺寸小于 100 nm 时，在强度较理想的条件下，应力集中的现象会大为减少甚至 消失，同时材料的变形均匀度、塑性、韧性也得到了极大的提高[8,9]。