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发表于 2007-7-18 10:28:43
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来自: 中国江西九江
几种常用合金元素在钢中的作用
. j$ A2 t: ]# d7 c& f+ g b& o0 f' A' P$ B! |) H( G
为了合金化而加入的合金元素,最常用的有硅、锰、铬、镍、钼、钨、钒,钛,铌、硼、铝等。现分别说明它们在钢中的作用。
# I# }$ Y/ l" t4 ~ 1 硅在钢中的作用
0 u- G2 a M. i/ \. k (1)提高钢中固溶体的强度和冷加工硬化程度使钢的韧性和塑性降低。
+ t+ T: p' R: H4 P! ?0 }; @6 S+ Y6 J (2) 硅能显著地提高钢的弹性极限、屈服极限和屈强比。这是一般弹簧钢。! t: V4 V+ C0 J4 v! f, u
(3)耐腐蚀性。硅的质量分数为15%一20%的高硅铸铁,是很好的耐酸材料。含有硅的钢在氧化气氛中加热时,表面也将形成一层SiO2薄膜,从而提高钢在高温时的抗氧化性。+ Y7 x, F4 i4 g! u. j( G
缺点:(4)使钢的焊接性能恶化。
/ n2 u; O1 \1 o7 s% d2 f; ? 2 锰在钢中的作用
1 o; \: M7 Q/ s (1)锰对提高钢的淬透性。
- e q# T D- O (2)锰对提高低碳和中碳珠光体钢的强度有显著的作用。
5 y1 q; s5 W- G( a (3)锰对钢的高温瞬时强度有所提高。6 E+ f9 ?% b) t- q; f% R1 M) U
5 Q$ c" K' j5 I! e$ c* r
锰钢的主要缺点是,①含锰较高时,有较明显的回火脆性现象;②锰有促进晶粒长大的作用,因此锰钢对过热较敏感t在热处理工艺上必须注意。这种缺点可用加入细化晶粒元素如钼、钒、钛等来克服:⑧当锰的质量分数超过1%时,会使钢的焊接性能变坏,④锰会使钢的耐锈蚀性能降低。
y* I2 R9 I/ H) E$ [) T 3 铬在钢中的作用- H7 j# M( r% w; O
(1)铬可提高钢的强度和硬度。
# i) \4 g# `# B3 d' U+ ^! |0 g& ` (2)铬可提高钢的高温机械性能。
- d1 K7 e3 o! U9 U3 ? (3)使钢具有良好的抗腐蚀性和抗氧化性
, P3 q. X- j6 f9 k: v. V (4) 阻止石墨化
0 W6 ]4 f' e4 Q6 t/ ]9 ~3 b (5) 提高淬透性。8 n2 p3 L8 Z/ X x2 ~# Q9 P
缺点:①铬是显著提高钢的脆性转变温度②铬能促进钢的回火脆性。
$ A) r0 ]- {9 ^6 o7 k* _ 4 镍在钢中的作用
. U# N8 R$ u" R; v+ ^2 U (1)可提高钢的强度而不显著降低其韧性。) J* ]4 e2 z" O$ b
(2)镍可降低钢的脆性转变温度,即可提高钢的低温韧性。
: W6 S. |8 W( M (3)改善钢的加工性和可焊性。 ‘ :
! O! C/ p: M; G5 H (4)镍可以提高钢的抗腐蚀能力,不仅能耐酸,而且能抗碱和大气的腐蚀。& T! V1 P# |% y* f9 S
5 钼在钢中的作用1 S6 ]0 ` m3 F6 r) C! h
(1)钼对铁素体有固溶强化作用。% I" C& J- j7 U& b' A: d7 q8 {% R
(2)提高钢热强性' F4 }. Q! Q( T% z! M2 Z s
(3)抗氢侵蚀的作用。
* J1 `. n2 o& J& M; b/ l5 L (4)提高钢的淬透性。4 Q- [7 W. G* Z) A* R
缺点:钼的主要不良作用是它能使低合金钼钢发生石墨化的倾向。! M9 w, m* ?* k
6 钨在钢中的作用( L+ n3 e: ?. D8 u! J4 O
(1) 提高强度0 R1 B7 H6 w* `/ w
(2)提高钢的高温强度。
+ H# c# e7 x$ B; i (3)提高钢的抗氢性能。
; a% ]- k7 e& R, X& M (4)是使钢具有热硬性。因此钨是高速工具钢中的主要合金元素。
, L5 ?% P$ L( ~: y9 B 7 钒在钢中的作用
" Q$ j" N4 [7 g) ^. O (1)热强性。 M$ E& x% K- h9 \: S
(2)钒能显著地改善普通低碳低合金钢的焊接性能。5 i# C2 Q, h: H" E$ m
8 钛在钢中的作用
. |) ~, o" ]2 f9 q. G (1)钛能改善钢的热强性,提高钢的抗蠕变性能及高温持久强度;
0 o" h- l. \) v) t/ y- P (2)并能提高钢在高温高压氢气中的稳定性。使钢在高压下对氢的稳定性高达600℃以上,在珠光体低合金钢中,钛可阻止钼钢在高温下的石墨化现象。因此,钛是锅炉高温元件所用的热强钢中的重要合金元素之一。9 T _1 ?! A4 C$ p; U/ J' ?8 f
9 铌在钢中的作用
# E" c @3 C7 z (1)铌和碳、氮、氧都有极强的结合力,并与之形成相应的极为稳定的化合物,因而能细化晶粒,降低钢的过热敏感性和回火脆性。
0 }, l$ S. X/ [( }! I) { (2)有极好的抗氢性能。
6 n( s4 x) u. B7 e: |' T (3)铌能提高钢的热强性
5 J( X. t1 D5 K( e- { 10 硼在钢中的作用 ;( _0 G7 |, ]0 u" [! F! ~' [/ m
(1)提高钢的淬透性。. G7 U2 P) K; z+ |# e8 n3 r
(2)提高钢的高温强度。强化晶界的作用。
N. V& w9 k$ k) | 11 铝在钢中的作用
: p' m5 { h$ @; _. `7 c (1)用作炼钢时的脱氧定氮剂,细化晶粒,抑制低碳钢的时效,改善钢在低温时的韧性,特别是降低了钢的脆性转变温度;
. z. ~ @( e% k+ T& B# F (2)提高钢的抗氧化性能。曾对铁铝合金的抗氧化性进行了较多的研究;4%AI即可改变氧化皮的结构,加入6%A1可使钢在980C以下具有抗氧化性。当铝和铬配合并用时,其抗氧化性能有更大的提高。例如,含铁50%一55%、铬30%一35%、铝10%一15%的合金,在1
) @. |+ [2 B6 P 400C高温时,仍具有相当好的抗氧化性。由于铝的这一作用,近年来,常把铝作为合金元素加入耐热钢中。
a! Y4 q, r- j/ `' ~ (3)此外,铝还能提高对硫化氢和V2O5,的抗腐蚀性。: J8 `- Q! {: o: T2 N9 Q' U
缺点:①脱氧时如用铝量过多,将促进钢的石墨化倾向。②当含铝较高时.其高温强度和韧性较低。 |
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