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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。
`+ X {# z2 s3 b& T) p$ s 1 硅在钢中的作用
2 i0 W+ p' S8 M (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。
$ P: n+ M0 p) r q' B (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。& f! j/ I# l! S0 G, T4 c) U, O( j
(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。
6 ~2 y. j4 {5 k8 a& ^9 G0 l* w 缺点:(4)使钢的焊接性能恶化。
6 K6 I4 Q& M: _7 G0 d 2 锰在钢中的作用
* h% L; v6 j3 D (1)锰对提高钢的淬透性。- C0 N9 j4 n8 R( I* w: R; k! W
(2)锰对提高低碳和中碳珠光体钢的强度有显著的作用。, v% s2 ~8 c, V1 Y- k6 ^1 H# u" {1 a
(3)锰对钢的高温瞬时强度有所提高。
7 ` _ M3 Q% y. M9 B
8 r) ^) l9 n* P# m. 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。! H, c9 p4 i3 S$ _; r
3 铬在钢中的作用6 m( s/ F8 z6 i- y3 Q, F) w
(1)铬可提高钢的强度和硬度。
$ Z' v& b/ g; L% M1 m (2)铬可提高钢的高温机械性能。7 E* N9 H+ Y p: k8 b9 e$ A
(3)使钢具有良好的抗腐蚀性和抗氧化性! c) ?' p) h3 |$ ^) I
(4) 阻止石墨化
- F- M& j( b2 t" x0 E/ n: f (5) 提高淬透性。
% Y; ^& @5 i# Y0 W. K( S" 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。8 |% s, ]* r- |# X( @4 p7 W
4 镍在钢中的作用
" {4 }/ j4 W) a$ }1 b (1)可提高钢的强度而不显著降低其韧性。2 o- A6 N$ H8 m7 z
(2)镍可降低钢的脆性转变温度,即可提高钢的低温韧性。8 J2 e+ D4 q* L; T: g# T6 _
(3)改善钢的加工性和可焊性。 ‘ :/ Y/ A7 W [% j& b# r
(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。
* u, z( ]" Y! T" M 5 钼在钢中的作用) W ?/ P7 ]# K# c" M$ m4 t( M- K
(1)钼对铁素体有固溶强化作用。$ e$ w- X* `" T5 \2 y v
(2)提高钢热强性2 F! ^9 ` O0 m/ W X
(3)抗氢侵蚀的作用。
, ^$ d$ E( M0 B (4)提高钢的淬透性。
% R7 |/ k3 {+ | 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。. |# [5 L0 v2 w9 P
6 钨在钢中的作用& Q5 I$ R+ Q3 C- A5 ?! j; `1 f
(1) 提高强度$ D% k2 v# P: q& Z! a& ]' V- a
(2)提高钢的高温强度。" a( E" T& [4 K, @& f: X8 y* K
(3)提高钢的抗氢性能。# h3 B4 U- }1 E7 i6 e) e/ f
(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。, I# I$ `+ f- e# t# \! A; _
7 钒在钢中的作用
" |$ I2 l. K# i% k: F: {0 e; l! h (1)热强性。
1 j; R7 c* k- e, S" N B (2)钒能显著地改善普通低碳低合金钢的焊接性能。
; j% [. i$ W/ B 8 钛在钢中的作用
' Q* ]5 x" r, _9 t (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: @0 x# K+ i' J 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。
" y. w; ^' z, k6 m! \ 9 铌在钢中的作用
. `% P4 N* w& K# Q& [6 ^ (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。( S# b+ x7 |4 ?5 e2 U
(2)有极好的抗氢性能。
$ C$ c% u q- V! [ (3)铌能提高钢的热强性
' L% n8 y* {# d8 Y$ N8 A 10 硼在钢中的作用 ;
6 c, }- w) @- S0 k (1)提高钢的淬透性。5 {5 b& j2 R) j* \1 o" i1 K1 ]# x7 H
(2)提高钢的高温强度。强化晶界的作用。! |* |% _/ g4 [9 ^: G8 m* a5 y
11 铝在钢中的作用
3 n9 u1 ~" p( V. ?9 z (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;
& v/ G) f3 l$ }/ l' G |! ?* y+ Q (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 5 Y% ^1 L0 e @3 F1 R9 t
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。2 O, ], W4 d a. ~6 {$ m/ Y
(3)此外,铝还能提高对硫化氢和V2O5,的抗腐蚀性。
: c6 q0 P- N( V2 t' t* A! {( u7 G 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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