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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
2 ^2 A/ q7 u# G4 e* e1 F5 ?' f* W7 c! F7 F
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。
" D+ n' M2 D2 u; ], o 1 硅在钢中的作用4 e6 }8 f% f# J9 @
(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。) e8 O, s9 F! R7 C% W
(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。
& q( Q+ S! ~5 B (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。
3 G: k: n' g* ] w! u) y& w 缺点:(4)使钢的焊接性能恶化。$ n1 K5 c+ n7 C! [( M
2 锰在钢中的作用
+ ~; c6 [1 F/ l# u (1)锰对提高钢的淬透性。/ [( w4 s' Z& p1 [4 Q. d+ n
(2)锰对提高低碳和中碳珠光体钢的强度有显著的作用。+ M6 X$ e/ v; Z/ W* ]7 g# z
(3)锰对钢的高温瞬时强度有所提高。
6 Q' q$ D8 N; C0 J% B 7 d P# L; M* o: B) j
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。
6 T9 W) J2 C; q; E$ F1 M 3 铬在钢中的作用
& }: R& q! y$ ~; a) } (1)铬可提高钢的强度和硬度。
* }3 o2 e( Y0 ]5 J (2)铬可提高钢的高温机械性能。
8 O+ l, S0 V9 H: r3 R8 B (3)使钢具有良好的抗腐蚀性和抗氧化性. f; r" k/ L; d r
(4) 阻止石墨化
) w, v8 K9 g, ]% H* n2 M) ` (5) 提高淬透性。: `1 Y+ o* O3 f! Q* p; y9 J2 |
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。4 e k3 B7 s8 q3 N; y: p; `
4 镍在钢中的作用
) O: V+ m( k. O3 L) d& A (1)可提高钢的强度而不显著降低其韧性。
# e8 _$ l5 q5 d# M- `$ Z% q1 P (2)镍可降低钢的脆性转变温度,即可提高钢的低温韧性。3 r% S, y# I# d. m' F7 k$ n
(3)改善钢的加工性和可焊性。 ‘ :2 P/ m" t) n% {, p0 ^8 Q
(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。3 B- I' ?3 @: D; n5 g7 h- K
5 钼在钢中的作用
- e5 A1 P+ _$ K1 d2 \% p (1)钼对铁素体有固溶强化作用。
& m" O: S3 Y+ p (2)提高钢热强性; ?/ Z6 e- R* i; `. A
(3)抗氢侵蚀的作用。
+ }# J/ _6 [ n4 y' W4 v3 x8 _ (4)提高钢的淬透性。$ G! i) u* e( x) s4 {5 P
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。
- \- y# i, S5 e) B0 @8 ?, Z 6 钨在钢中的作用6 C, x; l& o, c% \% h [% k0 E
(1) 提高强度
: a/ |" i* @' m& \! N2 a1 H8 o (2)提高钢的高温强度。3 H0 [) Q+ Q, ~, r( |2 B
(3)提高钢的抗氢性能。
; y8 z' x) k8 C, U5 H( r- d (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。
8 j3 g, ^; ]: u3 d 7 钒在钢中的作用
/ ^2 Z z6 j& a% ^* y) F+ y (1)热强性。) I+ }# ~* D9 A0 F' N) X
(2)钒能显著地改善普通低碳低合金钢的焊接性能。
* D7 l; | J) L 8 钛在钢中的作用- X7 i2 |- J; R4 c" X6 m
(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;
1 [; Y$ t' @9 V0 k; S6 ^) Z2 ]" \ (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。( V9 | G! n2 k' T) _* Q: T3 N
9 铌在钢中的作用4 \& v. V+ N+ {8 z# N
(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。
& K6 I2 Y3 k& y( D% D0 V4 e, i1 @ (2)有极好的抗氢性能。# s# V/ n6 \- n/ C7 E4 ?
(3)铌能提高钢的热强性$ D4 m* V' C5 A% T) C6 B) L
10 硼在钢中的作用 ;8 }4 H7 U4 ^6 r) B. m
(1)提高钢的淬透性。1 O' L) K0 b" E- F0 g5 Z9 D
(2)提高钢的高温强度。强化晶界的作用。1 S) j1 s. s4 d/ k) a( r Q
11 铝在钢中的作用
- D1 j( v( n" A1 [* b9 e (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;7 t( e! Q1 y' y% G) G, [
(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
# i1 v% D* S& V4 y% l4 Y 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。
8 _0 h8 g8 D: `4 i3 x0 G$ z' B (3)此外,铝还能提高对硫化氢和V2O5,的抗腐蚀性。
- e" n8 |: M" r5 N% o1 L1 U2 ? 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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