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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。* g* L9 N7 l6 I# m3 p
1 硅在钢中的作用
1 s1 i( ~4 W9 r( a6 | (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。0 t3 b1 x& }2 F/ O0 O& L
(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。, x% _+ \+ X& 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。2 A" D0 a3 e. Z+ g# |3 h8 R C
缺点:(4)使钢的焊接性能恶化。
4 I C% A5 h2 j/ m" v+ E5 q1 T7 B7 S 2 锰在钢中的作用
; M# u0 [9 |+ y! I, K0 L. X$ \ (1)锰对提高钢的淬透性。
$ z% G+ l6 v+ ~% c8 d (2)锰对提高低碳和中碳珠光体钢的强度有显著的作用。
, F% [% {- x- Y9 T/ i: [, ]5 Q (3)锰对钢的高温瞬时强度有所提高。' ~2 f' A. g/ a6 J( u6 Z2 Y
4 z' A$ {$ r8 p& U( \$ Q3 _ 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。* L" V! ?2 a% z7 y F* D4 W
3 铬在钢中的作用
5 o5 g; x+ n! q- O: H (1)铬可提高钢的强度和硬度。
4 I. ^0 \1 _2 g1 e+ g (2)铬可提高钢的高温机械性能。/ Z7 S$ i$ K) P( V, ?. }
(3)使钢具有良好的抗腐蚀性和抗氧化性
( g9 h D2 ?$ p) R. a: S# Y% C, D5 ` (4) 阻止石墨化. t9 }: W/ Z* k5 \5 E( W
(5) 提高淬透性。$ t+ y. i' h8 o
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 J* e; Z. t" F' g* ]5 i 4 镍在钢中的作用3 a) |9 u$ M) x$ m- i, l
(1)可提高钢的强度而不显著降低其韧性。2 H6 z( h* Z8 M' O+ ?
(2)镍可降低钢的脆性转变温度,即可提高钢的低温韧性。
" j( H3 f0 B' G/ Z4 {: |6 w# b (3)改善钢的加工性和可焊性。 ‘ :( g6 U. H- S1 C1 b% u
(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。
. D. `9 S' Q* q/ I2 u! o 5 钼在钢中的作用
, M/ M. _! s. h' \ (1)钼对铁素体有固溶强化作用。0 R1 I" G, v( n' A
(2)提高钢热强性
3 n, s; w) i2 e (3)抗氢侵蚀的作用。
+ C+ Q; _3 r; d0 X (4)提高钢的淬透性。
4 v1 D; S+ h* K. ~8 b 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。$ Q1 Y) j- B( h9 r+ u! |6 f9 {8 {
6 钨在钢中的作用
: K8 q7 Y" y9 z/ r$ Q0 P4 H (1) 提高强度
3 j% V9 y' y9 |$ v0 I% Z; x (2)提高钢的高温强度。2 n& L/ M5 ~. M) p) y( x {6 T; i' H
(3)提高钢的抗氢性能。1 u; G) [4 G- e& H" W" y7 f0 A2 }
(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 B6 v' I$ _# n5 ^; E" L/ d 7 钒在钢中的作用. ]* W5 N5 N+ F1 j3 f
(1)热强性。
3 \2 b4 ~0 F9 P: n; q (2)钒能显著地改善普通低碳低合金钢的焊接性能。0 X6 r. Z3 m y" L$ L' x/ C' [$ ]
8 钛在钢中的作用; t& \; |2 h& i9 I
(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;6 U: v6 t( L! N( z# {% P% [, J
(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 b* |5 S5 l+ P/ Z 9 铌在钢中的作用2 y0 {1 R1 l# h, \
(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 |0 C' z( |$ k0 A; Z: I1 b: L: y
(2)有极好的抗氢性能。$ i, S5 x, Z) a% ^
(3)铌能提高钢的热强性8 v2 I4 U5 X; P6 X& Z( X# M$ [6 W4 T n
10 硼在钢中的作用 ;5 j2 D3 p+ r7 S# H$ e" p; b7 l2 t% W
(1)提高钢的淬透性。 g1 q- R3 I) }, E2 ]! B b
(2)提高钢的高温强度。强化晶界的作用。
0 G1 T. T$ q/ }1 Y( q3 g8 T 11 铝在钢中的作用
) A: W" I" e% I3 f$ m/ 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;: N/ D4 G7 g: ^! d7 E3 r4 S
(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 I+ q% \5 i& y" 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。
* r# `" R, O1 r7 m- U" l- `: U$ i (3)此外,铝还能提高对硫化氢和V2O5,的抗腐蚀性。
% ], m& G: c @- N2 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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