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几种常用合金元素在钢中的作用
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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、硅在钢中的作用:
(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。
(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。
(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。
缺点:(4)使钢的焊接性能恶化。
2、锰在钢中的作用
(1)锰提高钢的淬透性。
(2)锰对提高低碳和中碳珠光体钢的强度有显著的作用。
(3)锰对钢的高温瞬时强度有所提高。
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。
3、铬在钢中的作用
(1)铬可提高钢的强度和硬度。
(2)铬可提高钢的高温机械性能。
(3)使钢具有良好的抗腐蚀性和抗氧化性
(4)阻止石墨化。
(5)提高淬透性。
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。
4、镍在钢中的作用
(1)可提高钢的强度而不显著降低其韧性。
(2)镍可降低钢的脆性转变温度,即可提高钢的低温韧性。
(3)改善钢的加工性和可焊性。
(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。
5、钼在钢中的作用。
(1)钼对铁素体有固溶强化作用。
(2)提高钢热强性
(3)抗氢侵蚀的作用。
(4)提高钢的淬透性。
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。
6、钨在钢中的作用。
(1)提高强度。
(2)提高钢的高温强度。
(3)提高钢的抗氢性能。
(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。
7、钒在钢中的作用。
(1)热强性。
(2)钒能显著地改善普通低碳低合金钢的焊接性能。
8、钛在钢中的作用。
(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)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、铌在钢中的作用。
(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。
(2)有极好的抗氢性能。
(3)铌能提高钢的热强性。
10、硼在钢中的作用;
(1)提高钢的淬透性。
(2)提高钢的高温强度。强化晶界的作用。
11、铝在钢中的作用。
(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;
(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1400C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。
(3)此外,铝还能提高对硫化氢和V2O5的抗腐蚀性。
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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