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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。
! A0 G3 ]+ x0 w" E8 _# l 1 硅在钢中的作用/ T# C$ q6 o8 D6 h& h# i
(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。. j+ \* i0 l2 m& I
(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。
6 P; Z. Z& Y4 Q) M7 v! s (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。: }8 n+ u8 ]/ L' X5 w. V+ D
缺点:(4)使钢的焊接性能恶化。
7 r8 t' R# F; z! k 2 锰在钢中的作用
. u2 L& i' L/ b (1)锰对提高钢的淬透性。' M+ l8 Q! ^0 a) O( S; i7 j: U- d
(2)锰对提高低碳和中碳珠光体钢的强度有显著的作用。
: v* o' L+ q* r+ X$ w9 |' V3 V (3)锰对钢的高温瞬时强度有所提高。
6 o B! X/ v @. q
% D- M! ^% u- M 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。% j( ^) u# h1 C C
3 铬在钢中的作用
( f) g2 E' K3 d) ~. C$ u" ] (1)铬可提高钢的强度和硬度。9 q/ R# l/ b/ {+ X9 `
(2)铬可提高钢的高温机械性能。
$ q( J( N; P# }. { (3)使钢具有良好的抗腐蚀性和抗氧化性
. z2 N' X% u! i3 }: C4 I$ n' O (4) 阻止石墨化
. T+ A/ a& ?9 {, M (5) 提高淬透性。
* _4 t9 S# F% E3 R% J) F2 s 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。9 ]/ f6 d+ }7 Y) D R, K5 u
4 镍在钢中的作用
6 u, L9 Q( J" T( G6 }- r (1)可提高钢的强度而不显著降低其韧性。' ~: f8 }# M Z7 m6 ]
(2)镍可降低钢的脆性转变温度,即可提高钢的低温韧性。
4 h6 r! V6 ]! Y0 ]8 z$ r7 G (3)改善钢的加工性和可焊性。 ‘ :
( e' ]2 a3 X$ k! U0 a1 L4 [ (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 J( N2 q% T6 x g5 a P, @ 5 钼在钢中的作用& ?7 O7 s8 d) j- l' T8 T2 s
(1)钼对铁素体有固溶强化作用。9 o+ H* `2 j" a& t! ~
(2)提高钢热强性
3 w/ r% ^) m# I (3)抗氢侵蚀的作用。# t7 C+ e: q& W+ \
(4)提高钢的淬透性。( ^: J. x, Z( N$ n
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。
! f; a: `) p; D8 s1 ` 6 钨在钢中的作用
+ i, O0 Y) \: ]2 T ~( U+ c _1 N# t, d (1) 提高强度
. ^. e' K/ s' W6 h$ Q (2)提高钢的高温强度。- Y4 \6 f! j! b9 Y, s4 ~# s8 I. k
(3)提高钢的抗氢性能。
( `( N( c3 H* Y ^% c( U3 W) 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。
7 J+ r0 }. G( ~ 7 钒在钢中的作用+ Y* [, J; k/ o: K
(1)热强性。7 ]& E! N; Y/ `8 l# j* S$ h
(2)钒能显著地改善普通低碳低合金钢的焊接性能。
# C' ^. Y9 Z% {+ W& T7 u 8 钛在钢中的作用
( |) r0 M" i" H" L (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;
. A% X' z7 g7 f2 W8 X- Q (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。0 x4 @3 f8 {4 y* R
9 铌在钢中的作用
% \$ Y5 V( c" a. l* G) I: ^ (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。
$ ?4 _5 \/ x. w# v (2)有极好的抗氢性能。1 x9 [: ~$ D. M, ~7 X
(3)铌能提高钢的热强性4 [! V6 o, }5 t; X$ Q
10 硼在钢中的作用 ;+ Q5 w* Q3 G/ L! ?
(1)提高钢的淬透性。4 Y1 I, h0 B- C) q9 S( G
(2)提高钢的高温强度。强化晶界的作用。0 e1 l* R, ^ j5 m
11 铝在钢中的作用) T$ k" }* T M) q& ^9 ?5 F
(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;
8 u- Z5 u) e3 V7 q* O T- D8 X (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 - r2 h( {4 _; @; W
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。; b9 g& E/ z' ]2 f& l( @2 W
(3)此外,铝还能提高对硫化氢和V2O5,的抗腐蚀性。
* r; d% h! b- s: ~4 L/ L- v 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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