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根据金属的强化韧化理论, 碳对钢的强度和硬度影响最大, 是最有效的强化元素之一, 同时又是最廉价的化学元素。但是, 碳又是明显降低钢的塑性和韧性的元素, 并且碳的含量越高, 其焊接性能也越差, 为此设计 C含量控制在 0. 14% ~ 0. 20% 范围。
硅可显著提高产品屈服强度和抗拉强度, 并有效提高弹性极限, 有助于提高产品过载条件下的性能。同时 Si是产品强度和耐磨性能的重要元素之一。但是, 当 Si大于 0. 5%时, 会使冷脆转变温度提, 并使钢的时效敏感性提高。因此成分设计硅含量为 0. 30% ~ 0. 45% 。
为保证产品具有高强度、良好韧性和焊接性能的要求, 成分设计时加入微量铌、钒等合金元素, 既可保证成品具有良好的物理性能, 又可大大降低生产成本。
铌、钒作为微合金化元素加入钢中都会使钢的强度提高, 这主要是通过晶粒细化和析出强化两种机制实现的, 但这两种机制对韧性的影响却是不同的。铌微合金化主要依靠控轧实现晶粒细化, 不仅可增加产品的强度, 还可提高其韧性。在生产实践过程中发现, 进行铌微合金化工艺时, 添加少量的 B可以使少量的 Nb实现晶粒细化、析出强化, 并可与B共同产生贝氏体硬化效应。但进一步研究发现, B的作用只有在 N元素小于 0. 005% 时, 才能产生明显延缓多边形铁素体相变、促进微细贝氏体形成的效应。钒的强度主要靠析出强化, 晶粒细化的分量
