微量元素对瑞典PM23钼钨系高速钢性能的影响

# 微量元素对瑞典pm23钼钨系高速钢性能的影响

## 一、钒（v）

1. **硬度提升**

   - 钒在pm23高速钢中的含量通常在3.0% -4.0%。钒能形成高硬度的碳化钒（vc），这些碳化物弥散分布在钢基体中。在切削加工过程中，当刀具受到磨损时，碳化钒如同微小的硬质点，有效地抵抗磨损，从而显著提高钢的硬度。例如，在高速切削硬度较高的合金钢时，含钒的pm23高速钢刀具刃部能够保持较好的硬度，减少刃部磨损，保证切削精度。

2. **耐磨性增强**

   -由于碳化钒的存在，钢在摩擦过程中，这些硬质点能够承受更大的摩擦力而不易被磨掉。这使得pm23高速钢具有良好的耐磨性，在长时间的切削作业中，刀具的使用寿命得以延长。

3. **细化晶粒**

   -在钢的凝固和热处理过程中，钒的碳化物可以作为晶核，抑制晶粒的生长，使晶粒细化。细化的晶粒结构有助于提高钢的强度和韧性，在制造精密刀具时，能够提高刀具刃部的锋利度和整体稳定性。

## 二、铬（cr）

1. **抗氧化性改善**

   - 铬在pm23高速钢中的含量约为4.0% -5.0%。铬能够在钢表面形成一层致密的氧化铬（cr₂o₃）保护膜。在高温切削环境或者在有一定氧化性气氛的工作环境下，这层保护膜可以阻止氧气进一步与钢的内部基体接触，从而提高钢的抗氧化性，减少表面氧化对钢性能的影响。

2. **耐腐蚀性提高**

   -在一些可能接触到腐蚀性介质（如潮湿空气、弱酸性介质等）的情况下，氧化铬保护膜也能起到一定的耐腐蚀性作用，虽然在高速钢中耐腐蚀性不是zui主要的性能指标，但在一定程度上有助于维持钢的性能稳定性。

3. **强度和硬度辅助提升**

   -铬原子溶入钢的基体中，通过固溶强化机制，使晶格发生畸变，增加位错运动的阻力，从而对钢的强度和硬度有一定的辅助提升作用，使钢在切削过程中能够承受更大的切削力。

## 三、氮（n）

1. **细化晶粒与强度韧性提升**

   - 氮在pm23高速钢中的含量一般在0.02% -0.1%。氮原子溶入钢的基体中，可作为异质晶核，在钢的凝固过程中细化晶粒。细化后的晶粒结构使钢的强度和韧性得到提高。在制造小型精密刀具时，氮元素细化晶粒的作用有助于提高刀具在切削过程中的抗变形能力和整体性能。

2. **硬度提高**

   -氮还通过固溶强化机制影响钢的微观结构，与其他合金元素协同作用，使钢在淬火和回火处理后能够获得更高的硬度，从而提高刀具在切削过程中的耐磨性。

## 四、硅（si）

1. **强度增加**

   - 硅在pm23高速钢中的含量大概在0.1% -0.5%。硅原子溶入钢的基体中，使晶格发生畸变，通过固溶强化方式增加位错运动的阻力，从而提高钢的屈服强度和抗拉强度。在制造承受较大切削力的刀具时，硅元素提高的强度有助于保证刀具在切削过程中不会轻易变形或折断。

2. **韧性影响**

   -然而，如果硅含量过高，会使钢的脆性增加，降低钢的韧性。所以在控制硅含量时，需要在强度和韧性之间进行平衡，以确保钢的综合性能良好。

## 五、锰（mn）

1. **脱氧脱硫与纯净度提高**

   - 锰在pm23高速钢中的含量一般为0.1% -0.4%。在钢的冶炼过程中，锰具有脱氧和脱硫的作用。氧和硫是钢中的有害杂质，氧会导致钢中产生气孔等缺陷，硫会形成硫化物夹杂。锰与氧反应生成mno（氧化锰），与硫反应生成mns（硫化锰），从而将氧和硫去除，提高钢的纯净度，这有助于提高钢的性能。

2. **强度提升与过热敏感性**

   -锰也可以通过固溶强化提高钢的强度。但如果锰含量过高，会使钢的过热敏感性增加。在热处理过程中，过热敏感性高的钢容易出现过热现象，导致钢的组织粗大，从而影响钢的韧性和硬度等性能。

## 六、硫（s）和磷（p）

1. **不利影响（杂质角度）**

   -在高质量的pm23高速钢中，硫的含量通常不超过0.03%，磷的含量一般不超过0.025%。硫会形成硫化物夹杂，这些夹杂会破坏钢的基体连续性，降低钢的韧性、疲劳强度等性能。

   -磷会增加钢的冷脆性，使钢在低温下更容易发生脆性断裂。所以在生产过程中，要尽量降低硫和磷的含量，以确保钢的高性能。不过，在极微量的情况下，硫也可能在某些特殊的加工过程中起到一定的作用，例如改善钢的切削性能（通过形成易切削相），但这种情况需要严格控制其含量以避免对钢的整体性能造成严重损害。