合金元素在钢中的作用(完整版)
了合金化而参与的合金元素,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: $ {“ x# B+ A( n4 y (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。 “ i; K2 `, u2 _8 T$ h* {; l) |7 V (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,外表也将形成一层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。 / j/ V+ n6 f: g% q 2、锰在钢中的作用 0 N; o6 h9 j% A h: k Y 〔1〕锰提高钢的淬透性。 b8 [! W: t0 ]* T v 〔2〕锰对提上下碳和中碳珠光体钢的强度有显著的作用。 8 d9 _7 f$ N2 \) y6 c: w. p: Y 〔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在热处理工艺上必需留意。这种缺点可用参与细化晶粒元素如钼、钒、钛等来克制: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 / Z! r7 z: x+ A8 ~ 〔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 D# r5 v0 n. D) l6 I 〔4〕阻挡石墨化 * o. m4 G( u) Y P 〔5〕提高淬透性。 2 x% f! a8 y% ]8 } 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。 ; G3 a2 T% Z5 a a# E6 R 〔2〕镍可降低钢的脆性转变温度,即可提高钢的低温韧性。 0 u% }2 _, C- X$ H4 X2 [ K 〔3〕改善钢的加工性和可焊性。 , m$ [, L( p0 F1 O7 I0 o 〔4〕镍可以提高钢的抗腐蚀实力,不仅能耐酸,而且能抗碱和大气的腐蚀。 8 R3 D! }9 e7 Y5、钼在钢中的作用 4 G N2 A; ` _ _. w$ u 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。 : {6 Q2 @/ `( a% Y. a, q! G (2)有极好的抗氢性能。 (3)铌能提高钢的热强性 . j3 T A, G$ Q) ` O“ b) W 10、硼在钢中的作用 ; 〔1〕提高钢的淬透性。 7 W4 p# Y/ E6 o- ~# u 〔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,特殊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展了较多的探讨;4%AI即可变更氧化皮的构造,参与6%A1可使钢在980C以下具有抗氧化性。当铝和铬协作并用时,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 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参与耐热钢中。 L3 G6 } ^5 @* [* Z5 a1 N (3)此外,铝还能提高对硫化氢和V2O5的抗腐蚀性。 7 R1 ~: J1 |9 e2 z; B u 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。 氮(N):氮能提高钢的强度,低温韧性和焊接性,增加时效敏感性。 时效硬化就是钢材在热处理后的放置过程中内部组织发生变更,通常是其次相的析出导致的钢材在放置后比放置前变硬的现象,通常有室温时效和人工时效两种,两者的区分是时效温度的不同 钢的应变时效定义为塑性变形时或变形后,固溶状态的间隙溶质〔C、N〕与位错交互作用,“钉扎〞位错阻挡变形的物理本质,从而导致强度提高,韧性下降的力学冶金现象。 假如钢中的自由碳、氮浓度足够大,就会在变形过程中,强度快速提高,延性急剧下降,以致脆化。这一过程确定于碳、氮,主要是氮的浓度、温度和变形速率。溶质原子与各种位错均能发生反响,断裂是快速传递的。应变时效脆化事故,往往是灾难性的,顷刻间发生,防不胜防。 为确保建筑的平安,建筑用钢,如螺纹钢筋在实际运用中,都要求抗应变时效性。采纳模拟应变时效状态:一般是施以10%的塑性变形,然后在100℃加热不大于12h时效,空冷至室温接着变形至断裂,检测应变时效性能。螺纹钢筋的标准方法是反弯试验,试验方法在国际标准和兴盛国家的标准中都有规定。 方法是正弯〔按规定弯曲半径〕90°后,100℃加热不大于2h,空冷至室温后,反向弯曲20°。视察弯曲面,假如断或裂,均为应变时效脆化的反响。应变时效性是由钢中间隙溶质碳、氮原子引起,主要