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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。
* h2 k" e2 j3 O 1 硅在钢中的作用
% [+ C1 G- s' _5 h/ l/ G (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。" z) m7 ^9 [# \6 h* x5 s
(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。
4 M# L- N4 N+ r* c4 L% F (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。
) Y9 x) _" }. c; t, ^ 缺点:(4)使钢的焊接性能恶化。
3 z: h) z) I7 D 2 锰在钢中的作用
+ o- e( d6 t8 @: _0 ~ (1)锰对提高钢的淬透性。
) Q, k- s& B5 z9 I (2)锰对提高低碳和中碳珠光体钢的强度有显著的作用。/ I: T$ k. V q9 c) _% Q% d! c
(3)锰对钢的高温瞬时强度有所提高。
) f5 @6 g, T2 G$ }1 i' ]
+ P4 d' p( U7 c. T5 n- | 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。2 {& X9 [- N1 E
3 铬在钢中的作用. T( z- f; f( Q! A3 J7 p# F/ Z3 o
(1)铬可提高钢的强度和硬度。& e- Q( L5 Z' Y/ c! |& [# D0 t
(2)铬可提高钢的高温机械性能。: d8 h+ i. B) y& }6 Y
(3)使钢具有良好的抗腐蚀性和抗氧化性. k" B; \, s; [
(4) 阻止石墨化
. e0 k( D- O0 r0 k) v0 C (5) 提高淬透性。
# |: u/ {; ]; ]! y+ L4 d 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。
( U9 R) _( i+ R) C0 K 4 镍在钢中的作用2 F( r( m% n: g# F2 P1 M0 N
(1)可提高钢的强度而不显著降低其韧性。
9 l/ M; ?6 n% I4 h0 C' T (2)镍可降低钢的脆性转变温度,即可提高钢的低温韧性。) {3 {7 [" s' e1 }2 J) d. ?0 D
(3)改善钢的加工性和可焊性。 ‘ :
# Y! `, L, g+ W% f (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。) H* F8 Y7 e9 ?8 Y2 d; `2 T* S
5 钼在钢中的作用
7 e, a1 p0 m6 y. Q# N8 | (1)钼对铁素体有固溶强化作用。
4 |, Z/ w8 G, G2 [( A" c (2)提高钢热强性$ d' ]1 V% Y4 U% V2 @
(3)抗氢侵蚀的作用。
; e8 f- g7 D. p; G ` (4)提高钢的淬透性。 C% l% T4 l) ~, A4 B; M/ c @
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。
& q* Q3 c# b% l0 p( U9 i1 s" X 6 钨在钢中的作用( B1 ?. N3 S. c- m v
(1) 提高强度
( t8 H& O4 Y3 n6 j (2)提高钢的高温强度。
0 G6 Y* f% q6 _0 V (3)提高钢的抗氢性能。+ N8 b- Y! b B( H
(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。4 X3 F4 L0 M+ r& o3 Q
7 钒在钢中的作用
+ W2 e7 \/ o* i* Y (1)热强性。' D9 i6 ?& ]5 [4 a+ s# h& l3 i
(2)钒能显著地改善普通低碳低合金钢的焊接性能。
; B+ x' g& z/ d4 u+ ?2 H3 U- r 8 钛在钢中的作用 Z9 ?0 B( k& z$ ]+ |9 Z1 n
(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& W$ E' {# {
(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。
" F2 o& y8 p9 U+ D/ Z 9 铌在钢中的作用
8 f& A9 F0 @+ c; M) t1 |. ? (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。
5 o' e3 g4 Q: _# l4 g @& q (2)有极好的抗氢性能。
; r1 [ T1 Z9 t (3)铌能提高钢的热强性
) _) {* R9 \' R1 M/ w' R" t 10 硼在钢中的作用 ;7 C% a9 n; i0 M7 B$ X6 b
(1)提高钢的淬透性。
8 u" \% [( n- X! v, w (2)提高钢的高温强度。强化晶界的作用。
4 h5 }4 t+ `9 W9 N3 g 11 铝在钢中的作用. K4 o/ t: c' U" R: Q
(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;
* A! V+ V0 }) A1 Z! J. ]# A (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
+ P: [9 \( O6 b 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。
, x' ?3 i9 D0 {0 o1 S7 H, v1 w (3)此外,铝还能提高对硫化氢和V2O5,的抗腐蚀性。
8 x/ L, S; s0 E9 z0 n& j 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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