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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。/ ]% q: A3 J# l0 T) J4 M1 ~
1 硅在钢中的作用/ F. [' s, x$ ?
(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。
, l$ N9 h: K! _ c1 V( r (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。! N( q) A+ E9 M. X& g( \
(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。' O+ K5 N6 A% Y8 P1 X
缺点:(4)使钢的焊接性能恶化。6 J: W6 n0 t$ l* Y
2 锰在钢中的作用
" u" `) a/ p4 o* g( w (1)锰对提高钢的淬透性。
- }* w7 F% K; N4 Q9 O3 \ (2)锰对提高低碳和中碳珠光体钢的强度有显著的作用。( Y% l( Q, ]. b' E) ~; z- ~
(3)锰对钢的高温瞬时强度有所提高。
9 ~4 k! z @* j) d
4 ^9 W$ p# }) p0 A2 l0 h 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。
5 l- y6 I- T$ O/ o$ u8 ]! c 3 铬在钢中的作用$ E ^" c; }" o+ N6 `" R
(1)铬可提高钢的强度和硬度。 w3 _# ]8 l% B5 [$ S) ]2 Z: ]5 G
(2)铬可提高钢的高温机械性能。: s: O) E& m4 E0 Q3 j; l
(3)使钢具有良好的抗腐蚀性和抗氧化性
8 ]+ F9 U+ W7 {0 K (4) 阻止石墨化
& u: C& D% R" C (5) 提高淬透性。" ~1 W! i7 E( p" ~, E. D" c2 [ }' D1 E
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。
^$ n! M* q% e' M/ f# U3 J1 \ 4 镍在钢中的作用
, F8 N" l7 E& Y9 i, j (1)可提高钢的强度而不显著降低其韧性。3 O( W0 U5 X6 P0 D
(2)镍可降低钢的脆性转变温度,即可提高钢的低温韧性。% |2 O, q& O- _
(3)改善钢的加工性和可焊性。 ‘ :0 t/ X" i/ R2 i% S3 k
(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。2 w2 C# ` t/ n2 ]5 t& p
5 钼在钢中的作用/ D% w" P; y4 a* ~: a/ B" Q
(1)钼对铁素体有固溶强化作用。
. V4 O6 H" ^0 S4 c. {/ M5 l (2)提高钢热强性. w0 H! ?& D7 b
(3)抗氢侵蚀的作用。
6 f. E" s: A* d$ ^$ t (4)提高钢的淬透性。
$ f0 n* ^/ U8 d, {5 i, 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。
: ~ F- o, q7 Y$ a9 ?* x" d6 U 6 钨在钢中的作用
( A* ]% ] R _+ m (1) 提高强度' c7 `/ b- c4 w$ Q3 e
(2)提高钢的高温强度。
! }8 O# s6 u: b (3)提高钢的抗氢性能。
: B( }; S6 a# S8 Z: @$ o (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。
' a4 }7 ]! V1 U( q 7 钒在钢中的作用
0 W* Z# e( x+ J' k% Y# w% M (1)热强性。
4 M1 E( A t4 d+ G; e3 ?; y (2)钒能显著地改善普通低碳低合金钢的焊接性能。
) \" J z- C Z+ U 8 钛在钢中的作用% u5 W7 ?' o- r2 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;
2 n: ? f4 Y1 s. b (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。' j+ X, K+ `8 F, b
9 铌在钢中的作用' |8 w: l8 r. P9 l8 B- T4 I. D
(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。
+ ^4 P5 B% x3 Y$ E (2)有极好的抗氢性能。
- {- R- K' M+ _+ d! ]5 C (3)铌能提高钢的热强性/ n1 x+ s/ V2 `* Z3 U
10 硼在钢中的作用 ;
3 i4 }. E1 e9 }' e+ E* b (1)提高钢的淬透性。
" L/ }/ @1 Y% @4 U* g n (2)提高钢的高温强度。强化晶界的作用。4 L' h: l# B- b5 S
11 铝在钢中的作用3 L5 ?3 u% d& [9 T
(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;( o) A' J' @( e
(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 f0 i. [9 f2 `& g7 m1 d
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( E# D9 L3 O (3)此外,铝还能提高对硫化氢和V2O5,的抗腐蚀性。
# e; E4 v+ P* B9 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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