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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。: F. k# n S# M9 h8 w
1 硅在钢中的作用, P( x- y( a G% _5 l$ f: |
(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。
* P5 {5 \! \! W/ b1 h$ P (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。- _; k. [0 T; D1 r3 ^* I! {
(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。
) M) d4 l4 B, \3 b: h% X 缺点:(4)使钢的焊接性能恶化。
( Q7 j$ O0 C6 Y, a 2 锰在钢中的作用
0 X" j! e% s$ U5 ]5 g" u2 b (1)锰对提高钢的淬透性。. s% i( P; D' N6 R
(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* G0 _! m# |) L0 j (3)锰对钢的高温瞬时强度有所提高。
1 E6 Z2 q7 `' M5 N0 T
6 d& `$ C u! m- O$ g1 Q+ ` 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。
7 }$ [) h3 z6 {0 {0 z 3 铬在钢中的作用2 t/ }$ V0 r5 Z
(1)铬可提高钢的强度和硬度。
5 d$ b2 R. R! c, w; }- V6 Z" T (2)铬可提高钢的高温机械性能。
\9 M5 Z2 Q2 u (3)使钢具有良好的抗腐蚀性和抗氧化性: q1 H3 e9 D, C% B( s/ u
(4) 阻止石墨化) c5 @; D# d$ t. Z- T7 p% o5 W$ O: V
(5) 提高淬透性。
/ h% `( `+ v( ? 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。/ |2 s1 [# o9 ?
4 镍在钢中的作用, z& u/ h9 {2 _1 x* |% y# V
(1)可提高钢的强度而不显著降低其韧性。! E1 L, M5 T2 \% E) R! r
(2)镍可降低钢的脆性转变温度,即可提高钢的低温韧性。
9 @3 b* ^- N8 y$ T( q; J: m (3)改善钢的加工性和可焊性。 ‘ :9 O" m8 [% Q& ?- j; J6 n' A- h
(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。0 X: X& a+ w" w y% ]/ L
5 钼在钢中的作用
% ~0 E& ?* x( `7 B. D4 | (1)钼对铁素体有固溶强化作用。
' f) O: E9 `3 O! N, r1 K (2)提高钢热强性
* f1 Y5 B* Z3 `# e) e1 z( D (3)抗氢侵蚀的作用。
3 c: I" a2 B2 M; x- l$ l (4)提高钢的淬透性。
0 x. j! K6 x4 t 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。
! M7 S/ ?& _3 [3 b 6 钨在钢中的作用
9 {/ a( h' r! J* y (1) 提高强度
6 n* t, l/ @/ m7 e$ r5 n) N) e (2)提高钢的高温强度。
) i5 r& x* H) T' K- J3 a3 X (3)提高钢的抗氢性能。' U) j/ I7 w1 x* t
(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。
; H% s$ \' I1 k6 C" U 7 钒在钢中的作用
1 y8 Y& n5 b( m( o$ ]# { (1)热强性。
8 m5 x+ Q6 D# S& I7 g" d (2)钒能显著地改善普通低碳低合金钢的焊接性能。/ h M# t% M1 i6 r9 D
8 钛在钢中的作用& F# q$ O' ?9 B, D& ] 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;
0 L: \, a( D5 t" Q4 K3 e3 x9 K7 y; ^ (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。+ k# N9 m) X z; N J: C
9 铌在钢中的作用. T, O' S; {0 T; c
(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。
9 S: j! H$ D$ d# W& B' @8 P8 P (2)有极好的抗氢性能。9 @) D# S5 m0 V! G5 y
(3)铌能提高钢的热强性( T/ Q3 l* P+ E4 w" K
10 硼在钢中的作用 ;
: Q$ e, \) e- Z: F1 H (1)提高钢的淬透性。% A1 u# U3 b& p( T) G& V6 o
(2)提高钢的高温强度。强化晶界的作用。; l0 z5 b1 I9 o4 v/ W D7 o
11 铝在钢中的作用" }- N$ }- ~7 V/ S( U; M! o5 j
(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 X1 V% j9 C4 v* H, n) M
(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 0 G! Y X& q6 H2 @6 h8 h4 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。
( {. n. l' V5 Q) j; m- I (3)此外,铝还能提高对硫化氢和V2O5,的抗腐蚀性。* _6 i0 E3 c: c% \' b
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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