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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。1 |1 z: H; N* v2 n
1 硅在钢中的作用
/ Y% A# q/ Q. 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。0 P- o2 F9 ?1 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。
+ S- n, p# o8 P, v& n (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。
9 J" Q# w f; u$ n ` 缺点:(4)使钢的焊接性能恶化。
7 \2 f$ X+ H) i: O6 h 2 锰在钢中的作用
$ l# @$ G6 I. R9 }! v } (1)锰对提高钢的淬透性。6 l# @/ N0 R1 a0 C
(2)锰对提高低碳和中碳珠光体钢的强度有显著的作用。( I. r) F$ `7 p) j
(3)锰对钢的高温瞬时强度有所提高。, @3 @$ }, _. u3 ]' ]+ Z3 B) ~
! a1 ~5 U D$ K% m$ Y
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。
9 v& E9 T$ c; Z* O 3 铬在钢中的作用; O$ u0 ]0 }& y2 F$ P* Y
(1)铬可提高钢的强度和硬度。
; s) s# P" ~- A; H* [ (2)铬可提高钢的高温机械性能。
, V! {! n* [) \8 ` (3)使钢具有良好的抗腐蚀性和抗氧化性+ U6 x; e) ^# Q, L& d7 B
(4) 阻止石墨化# Z8 ]; R3 x- u6 A; o k. X
(5) 提高淬透性。
) g: K1 O$ r2 W6 N 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。- Z0 h2 p j/ z1 n
4 镍在钢中的作用
9 u% z+ a( { ~2 _# Z (1)可提高钢的强度而不显著降低其韧性。, e4 I. d9 h& d7 e4 j
(2)镍可降低钢的脆性转变温度,即可提高钢的低温韧性。
/ Y& T6 Q/ q4 U; { (3)改善钢的加工性和可焊性。 ‘ :/ t0 v) K" s2 A; D
(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。 x' V1 G3 p7 L! _1 l& G: `' O
5 钼在钢中的作用
( G$ X3 y6 J) j! y (1)钼对铁素体有固溶强化作用。; L. g) N! T# |/ _" u7 Z
(2)提高钢热强性8 [; ^' J& y/ O
(3)抗氢侵蚀的作用。
# u( y8 B2 @5 S4 B- E8 B& p8 \ (4)提高钢的淬透性。
) {' Y. V1 Y; s 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。
' w* ?. U- S" ?; L) H 6 钨在钢中的作用; @6 w- j9 s [2 ?0 |/ j0 O5 N4 z6 e
(1) 提高强度1 j5 \" ]+ j# s5 K7 U
(2)提高钢的高温强度。6 y6 s, }- E/ ^) S8 D. @, ]
(3)提高钢的抗氢性能。
! t7 y' k' K: H! I# R (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。3 {+ u6 f+ _0 V7 N& H; B4 [: |8 b9 `
7 钒在钢中的作用" z3 o& X; \; {' T
(1)热强性。
8 N- H; G2 g1 ^1 C& ~. x* y (2)钒能显著地改善普通低碳低合金钢的焊接性能。! W# B8 l2 ~) x3 t2 t8 J: C/ R
8 钛在钢中的作用
, x+ y1 @, Z+ ~/ I: [1 F. M (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; X4 C* M7 e2 ~$ e; G9 S
(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。
1 U; ^; n9 a" X# x8 K$ } 9 铌在钢中的作用
2 s; o- s" e" {; Q (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。
; n( y- z# W- \2 I5 ~ (2)有极好的抗氢性能。7 D1 Q0 k/ N _' I; K
(3)铌能提高钢的热强性
4 n8 v5 [% m: |5 S" e0 t. | 10 硼在钢中的作用 ;
2 b' a m. K- F) [) T0 g (1)提高钢的淬透性。
1 d3 V, A1 X0 ~; X* k9 [& w" f (2)提高钢的高温强度。强化晶界的作用。
; X" z; S: r. r- p% I/ H 11 铝在钢中的作用
* q0 Y/ _4 U# m) ~2 v7 r (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;* _4 i4 l$ U# v3 p9 ^
(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 % ^* `2 y& v: c
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。
. @- f" U& f, ^1 Z; M (3)此外,铝还能提高对硫化氢和V2O5,的抗腐蚀性。
4 k# D/ v, K# a) u8 ^ 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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