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钢中各元素作用.doc
钢 中 各 元 素 作 用
Al
缩小γ相区形成γ相圈,在α铁以及γ铁中的最大溶解度为36%和0.6%,不形成碳化物,但与氮及氧亲和力极强。
主要用来脱氧和细化晶粒,在渗氮钢中促使形成坚硬耐腐蚀的渗层。含量高时,赋予钢高温抗氧化性及耐氧化性介质,硫化氢气体的腐蚀。固溶强化作用大,在耐热合金中,与镍形成镍三铝从而提高热强性,有促使石墨话倾向,对淬透性影响不显著。
As
缩小γ相区形成γ相圈,作用与磷相似,在钢中偏析严重。含量不超过0.25时,对钢的一般力学性能影响不大,但增加回火脆性敏感性。
B
缩小γ相区,但形成铁2硼,不形成γ相圈,在α铁以及γ铁中的最大溶解度为不大于0.008%和0.02%。
微量硼在晶界上阻抑铁素体晶核的形成,从而延长奥氏体的孕育期,提高钢的淬透性。但随钢中碳含量的增加,此种作用逐渐减弱以至完全消失。
C
扩大以γ相区,但因渗碳体的形成,不能无限互溶。在以及γ铁中的最大溶解度为0.02%和2.11%。
随含量的增加,提高钢的硬度和强度,但降低塑性和韧性。
Co
无限互溶于γ铁,在α铁中溶解度为76%,非碳化物形成元素。
有固溶强化作用,赋予钢红硬性,改善钢的高温性能和抗氧化以及耐腐蚀性能,为超硬高速钢及高温合金的重要合金元素,提高钢的Ms点,降低钢的淬透性。
Cr
缩小γ相区,形成γ相圈,在α铁中无限互溶,在γ铁中的最大溶解度为12.5%,中等碳化物形成元素,随着Cr含量的增加,可行成(Fe、Cr)3C,和7-3型23-6型。
增加钢的淬透性并有二次硬化作用,提高碳钢耐磨性,含量超过12%时,使钢有良好的高温抗氧化性能 和耐氧化性介质腐蚀的作用,并增加钢的热强性。为不锈耐酸钢及耐热钢的主要合金化元素,含量高时,易发生δ相和475度脆性。
Cu
扩大γ相区但不能无限互溶,在α铁以及γ铁中的最大溶解度分别为2%和8.5%,在724度以及700度时。在α铁中的溶解度巨降至0.68%和0.52%。
当含量超过0.75%时,经固溶强化和时效后可产生时效强化作用,含量低时,其作用与镍相似。但较弱。含量高时,对热变形加工不利,如果超过0.35%时,在氧化气氛中加热,由于选择氧化作用,在表面会形成富铜相,在高温熔化并侵蚀钢表面的晶粒边界,在热变形加工时导致高温铜脆现象。如钢中同时含有含量1/3的镍,则可避免此种铜脆现象的发生,如用于铸钢件则无上述弊病。在低碳低合金钢中,特别是与磷同存在时,可提高钢的耐大气腐蚀性能。Cu2%-3%在A不锈钢中可提高其对硫酸、磷酸、盐酸等的抗腐蚀性及对应力腐蚀的稳定性。
H
扩大γ相区,在A中的溶解度远大于在铁素体中的溶解度,而在铁素体中的溶解度也随着温度的下降而巨减。
H使钢易产生白点等不允许有的缺陷,也是导致焊缝热影响区中发生冷裂的重要因素。因此,应采用一切可能的措施降低钢中的H含量。
Mn
扩大γ相区,形成无限固溶体,对铁素体及A均有较强的固溶强化作用,为弱碳化物形成元素,进入渗碳体代替部分铁原子,形成合金渗碳体。
与硫形成熔点较高的硫化锰,可防止因硫化亚铁而导致的热脆现象。降低钢的下临界点,增加A冷却时的过冷度,细化珠光体组织以改善其机械性能,为低合金钢的重要合金化元素之一,并为无镍及少镍A钢的主要A化元素。提高钢的淬透性的作用强,但有增加晶粒粗化和回火脆性的不利倾向。
Mo
缩小γ相区,形成γ相圈,在α铁以及γ铁中的最大溶解度分别为4%和37.5%,强碳化物形成元素。
阻抑A到珠光体转变的能力最强,从而提高钢的淬透性,并为贝氏体高强度钢的重要合金化元素之一。含量约0.5%时,能降低或者抑制其他合金元素导致的回火脆性。在较高的回火温度下,形成弥散分布的特殊碳化物,在二次硬化作用。提高钢的热强性和蠕变强度,含Mo2%-3%能增加耐腐蚀钢抗有机酸及还原介质腐蚀的能力。
N
扩大γ相区,但由于形成氮化铁而不能无限互溶,在α铁以及γ铁中的最大溶解度分别为0.1%和2.8%,不形成碳化物,但与钢中其他合金元素形成能形成氮化物如TiN,VN,AlN等。
有固溶强化和提高淬透性的作用,但均不太显著。由于氮化物在晶界上析出,提高晶界高温强度,从而增加了钢的蠕变强度,在A中可以取代一部分镍与钢中其他元素化合,有沉淀强化的作用;对钢抗腐蚀性能的影响不显著,但钢表面渗氮后,不仅增加其硬度和耐磨性,也显著改善了其抗腐蚀性,在低碳钢里,残余氮会导致时效脆性。
Nb
缩小γ相区,但由于拉氏相NbFe2的形成而不形成γ相圈,在α铁以及γ铁中的最大溶解度分别为1.8%和2.0%,强碳化物及氮化物形成元素。
部分元素进入固溶体,固溶体强化作用很强,固溶于A中,显著提高钢的淬透性,但以碳化物和氧化物细微颗粒形态存在时,却细化晶粒并降低钢的淬透性。增加钢的回火稳定性,有二次硬化作用。微量铌可在不影响钢的塑性或韧性的情况下
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