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合金鋼添加元素對(duì)鋼材性能的有利及不利影響匯總
  • 發(fā)布日期:2018-08-26      瀏覽次數(shù):987
    •   合金鋼添加元素對(duì)鋼材性能的有利及不利影響匯總
        鋼材在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛,其主要元素是鐵和碳合金,換句話說(shuō)鋼是鐵元素和碳元素的化合物。鋼除了有鐵、碳兩種元素之外,還存在許多微量元素,有些元素是在冶煉過(guò)程中殘留的,還有一些元素為了提高低合金鋼強(qiáng)度和綜合性能。在本文中探討常見(jiàn)的合金元素對(duì)鋼材性能的影響,合金元素包括錳、硅、鉻、鎳、鋁、釩、鈮、鈦、氮、硼、稀土元素、硫、磷、氧氫。
        (1)有利元素
        硅和錳:是低合金鋼中常用的強(qiáng)化元素。
        鉻和鎳:在低合金鋼中用量不大,一般不超過(guò)1%,其主要作用是增大奧氏體鋼的過(guò)冷度,從而細(xì)化組織,適度提高強(qiáng)度,鉻和鎳還能增加鋼的耐大氣腐蝕能力,改善沖擊韌性和降低冷脆轉(zhuǎn)變溫度。
        鉬:有明顯的固溶強(qiáng)化作用,同時(shí)鉬又是強(qiáng)的碳化物形成元素,有利于提高鋼的高溫強(qiáng)度,并防止鋼的回火脆性。鉬還能推遲過(guò)冷奧氏體向珠光體的轉(zhuǎn)變,從而對(duì)鋼的組織產(chǎn)生顯著影響。鉬的主要不良影響是促進(jìn)鋼的石墨化。
        釩:在鋼中通過(guò)碳化物沉淀和晶粒細(xì)化來(lái)起強(qiáng)化作用。鋼中釩含量不宜過(guò)高,否則有可能影響焊接性能和降低缺口韌性。
        鈮:是非常強(qiáng)的碳化物形成元素,鈮通過(guò)沉淀硬化和細(xì)化晶粒來(lái)強(qiáng)化鋼,由于碳化鈮具有穩(wěn)定、彌散的特點(diǎn),可以細(xì)化晶粒,提高鋼的強(qiáng)度和韌性,使鋼具有良好的抗氫性能。
        鈦:的作用與釩和鈮相似,但由于其強(qiáng)的脫氧特性所以?xún)H用于鎮(zhèn)靜鋼。鈦是強(qiáng)的碳化物形成元素,能提高鋼在高溫高壓氫氣氛中的穩(wěn)定性。鈦能細(xì)化晶粒,提高鋼的強(qiáng)度和韌性。
        硼:一般在鋼中用量甚微,微量硼能提高鋼的淬透性,還能改善鋼的高溫強(qiáng)度。
        氮:能溶入鐵素體,起著固溶強(qiáng)化作用。氮在鋼中不形成碳化物,但能與其他合金元素形成氮化物,如TiN、AlN,產(chǎn)生細(xì)化晶粒的效果。但氮在鋼中會(huì)形成氣孔和疏松,降低鋼材耐腐蝕性。
        稀士元素:在我國(guó)儲(chǔ)量極豐。煉鋼時(shí)常加入適量混合稀士元素,其主要成分是鑭、鈰、鐠和釹,能凈化晶界上的雜質(zhì),提高鋼的高溫強(qiáng)度。
       ?。?)不利元素
        硫:在鋼中是有害元素,對(duì)鋼的力學(xué)性能、焊接性能、耐腐蝕性能均有不利影響。
        磷:在鋼中是有害元素,使鋼的塑性和韌性大大降低,尤其在低溫時(shí),韌性降低特別厲害,稱(chēng)為“冷脆”。
        氧:會(huì)使鋼的強(qiáng)度,塑性降低,熱脆現(xiàn)象加重,疲勞強(qiáng)度下降。
        氫:會(huì)引起鋼的氫脆,產(chǎn)生白點(diǎn)等嚴(yán)重缺陷。
        本文中所謂的有利元素和不利元素并不是的,有些有害元素也有某些有利之處,因而在作為某種專(zhuān)門(mén)用途的鋼中,仍應(yīng)保留適當(dāng)?shù)暮?。例如碳鋼中的硫,具有改善鋼材切削加工性能的作用,所以在易切削鋼中常有意適當(dāng)提高其含硫量。

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