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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。/ \7 H; n) k1 g. U! V) R4 g
1 硅在钢中的作用
( c# N; u7 u9 E/ r# N4 J5 a (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。3 L& v9 ]. J5 C" W4 c
(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。
8 l, {& H9 R* e; M. W0 H (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。4 U+ i+ q+ f7 g$ l; a
缺点:(4)使钢的焊接性能恶化。- O; J7 W- P; |% {6 j
2 锰在钢中的作用$ x, J5 e7 H: ^" k. ~. r9 e9 j8 q Z
(1)锰对提高钢的淬透性。
/ j( E2 ^7 k( O" M8 ?( J4 x* ~ (2)锰对提高低碳和中碳珠光体钢的强度有显著的作用。
4 a) d b& O& c- y# G( M/ l/ z (3)锰对钢的高温瞬时强度有所提高。; _4 H a# |2 Q* E- x9 w
0 G! c% S2 f- H. g) s1 k 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。3 o( V' w9 J: R, R8 B
3 铬在钢中的作用( D. C1 k$ z X# ^( Q
(1)铬可提高钢的强度和硬度。
; o. O* r5 e1 Y/ ]; P' ? (2)铬可提高钢的高温机械性能。- T' B$ t( K* B" v
(3)使钢具有良好的抗腐蚀性和抗氧化性* Y% O( N* D+ s
(4) 阻止石墨化
6 Z1 s0 u8 }) o- w f (5) 提高淬透性。
8 R7 l8 Q: z5 T 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。
0 M: [5 C; P. D 4 镍在钢中的作用$ d7 R+ X h9 e- `+ E+ z
(1)可提高钢的强度而不显著降低其韧性。
3 r$ Y+ \, `) E+ J6 ^ (2)镍可降低钢的脆性转变温度,即可提高钢的低温韧性。
1 H( d* m# K& R (3)改善钢的加工性和可焊性。 ‘ :( d" o" l) t2 E+ n' J$ z
(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。
9 M" X Y# d% [" k. m! w' F; O5 W 5 钼在钢中的作用2 J; g) r9 p* N+ Y( M0 R3 m
(1)钼对铁素体有固溶强化作用。9 W2 u; }4 r! N9 H4 z
(2)提高钢热强性
3 E( D: K2 z+ P$ }$ T9 X (3)抗氢侵蚀的作用。
* D. j1 c+ p$ K8 T4 W (4)提高钢的淬透性。+ t) [$ Z* a7 h6 f0 B, l
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。, ?9 O+ [ Q' ^! z! R* f# v# T% \
6 钨在钢中的作用
! B& ?" s2 Q- o6 J- \ (1) 提高强度
$ n3 y; `- [2 N" |: v- j( X (2)提高钢的高温强度。
) x5 w8 M! I1 K3 v (3)提高钢的抗氢性能。6 \: m8 A- ^* ?/ [
(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。
7 ?8 V8 y' ?) C7 r 7 钒在钢中的作用* ?/ J9 u4 U1 e. U% P: \
(1)热强性。" `2 A" o, a, @6 D' l; @
(2)钒能显著地改善普通低碳低合金钢的焊接性能。: L* t- e! |9 C! M e2 F
8 钛在钢中的作用$ l1 R& K* ^2 a3 S
(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;
: D6 J" n3 O9 A2 G) ^( l0 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。. f# T" _$ s4 C1 f; _( p/ C& V( @6 x
9 铌在钢中的作用# X$ x J# n+ s4 n5 t4 o. P7 ]
(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。
/ ]) d8 {) ~) X( A (2)有极好的抗氢性能。
/ F$ {9 |: t0 {! m8 R! p (3)铌能提高钢的热强性
9 B) m! R- h/ N# A2 \0 G" q 10 硼在钢中的作用 ;
- N) M8 C6 x: d# E; j) \ (1)提高钢的淬透性。
9 @/ I3 e! b A( ~2 G- \1 t (2)提高钢的高温强度。强化晶界的作用。4 Z% j; Y) o% d
11 铝在钢中的作用
% B& R- C, n* |4 F) z, S (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;; i6 }, e! j) I1 l9 n. _ R$ q
(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 8 u/ W2 U+ d: 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。
7 ?2 \0 `5 k# Q+ p3 S (3)此外,铝还能提高对硫化氢和V2O5,的抗腐蚀性。
, x0 |' e6 @8 e3 [' {1 k9 P* 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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