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常見元素對金屬材料性能影響(二)
  發(fā)布時間:2023年04月14日 點擊數(shù):

  7.鉻在低合金鋼中的作用

 ?。?)隨含鉻量的增加。使鉻鉬鋼和鉻鉬釩鋼有良好的的抗高溫性和耐氧化介質(zhì)腐蝕作用,并增加鋼的熱強性。但含鉻量太高時或者處理不當(dāng)。易發(fā)生δ相和475℃回火脆化。

  (2)鉻增加鋼的淬透性并有二次硬化作用。

  (3)鉻是顯著提高鋼的脆性轉(zhuǎn)變溫度的元素,隨著含鉻量的增加,鋼的脆性轉(zhuǎn)變溫度也逐步提高,沖擊值隨含鉻量增加而下降。

 ?。?)在含鉬的鍋爐鋼中,加入少量的鉻,能肪止鋼在長期使用過程中的石墨化。

 ?。?)在單一的鉻鋼中,材料的焊接性能隨含鉻量的增加而惡化。

  8.鋁在低合金鋼中的作用

 ?。?)鋁與氮及氧的親和力很強,因此它也作為煉鋼時的脫氧定氮劑,井起到細(xì)化晶粒、阻抑碳鋼的時效、提高鋼在低溫下韌性的作用。

 ?。?)鋁作為合金元素加入鋼中時能提高鋼的抗氧化性,改善鋼的電磁性能。提高滲氮鋼的耐磨性和疲勞強廢等。因此,鋁在不起皮鋼、電熱合金、磁鋼和滲氮鋼中,得到了廣泛的應(yīng)用。

 ?。?)鋁在鐵索體及珠光體鋼中,當(dāng)其含量較高時,材料的高溫強度和韌性較低。

 ?。?)當(dāng)含鋁量達到一定量時,可使鋼產(chǎn)生鈍化現(xiàn)象,使鋼在氧化性酸中具有耐蝕性,但使鋼的焊接性變壞。

 ?。?)鋁還能提高鋼對硫化氫的耐蝕作用。含鋁量在4%左右的鋼,在溫度不超過600℃時有較好的抗硫化氫腐蝕作用。

 ?。?)在鋼鐵材料表面鍍鋁和滲鋁,可以提高其抗氧化性和在工業(yè)和海洋性氣氛中的耐蝕性。

  (7)含鋁的鋼滲氮后,在鋼的表面形成一層牢固的薄而硬的彌散分布的氮化鋁層,從而提高其硬度和疲勞強度,并改善其耐磨性。

 ?。?)鋁是高錳低溫鋼的主要合金元素。一定量的鋁,有提高鐵錳奧氏體的穩(wěn)定度、抑制β-Mn相變的作用,從而使鋁在低慍鋼中得到了應(yīng)用。

  9.鉬在低合金鋼的作用

 ?。?)鉬屬于強碳化物形成元素,當(dāng)其含量較低時,與鐵及碳形成復(fù)雜的滲碳體;當(dāng)其含量較高時。則形成特殊碳化物。在較高回火溫度下,山于鉬的彌散分布,可使材料出現(xiàn)二次硬化。

 ?。?)鉬對鐵紊體有固溶強化作用,同時也提高碳化物的穩(wěn)定性,因此對鋼的強度產(chǎn)生有利用。鉬是提高鋼熱強性最有效的合金元紊。鉬同樣也能提高馬氏體鋼和奧氏體鋼的熱強性。

 ?。?)鉬在鋼中,由于形成特殊碳化物,可以改善在高溫高壓下抗氫侵蝕的作用。

 ?。?)鉬常與其它元素如錳、鉻配合使用,可顯著提高鋼的淬透性;含鉬量約0.5%時,能抑制或降低其他合金元紊導(dǎo)致的回火脆性。

  (5)鉬在不銹耐熱鋼中,也能使鋼表面鈍化,但作用不如鉻顯著。鉬與鉻相反,它既能在還原性酸(HCl、H2SO4、H2SO3)中又能在強氧化性鹽溶液(特別是含有氯離子時)中使鋼材表面鈍化。因此,鉬可以普遍提高鋼的耐蝕性能。

  (6)鉬加入奧氏體耐酸鋼中,能顯著地提高材料對醋酸、環(huán)烷酸的耐蝕性,在含有氯化物的溶液中,常會引起奧氏體耐酸鋼的點腐蝕和晶間間腐蝕。材料中加入鉬后,這種傾向在很大程度上會被減緩或抑制。

  10.鎳在高合金鋼中的作用

  (1)鎳是擴大γ相區(qū),形成無限固溶體的元素,它是奧氏體不銹鋼中的主要元素。

 ?。?)鎳能細(xì)化鐵素體晶粒,改善鋼的低溫性能。含鎳量超過一定值的碳鋼,其低溫脆化轉(zhuǎn)變溫度顯著降低,而低溫沖擊韌性顯著提高,因此鎳鋼常用于低溫材料。一般情況下,含鎳量達到3.5%的鎳鋼可以在-100℃低溫下使用,含鎳量達到9%的鎳鋼可在-196℃超低溫下使用。

 ?。?)含鎳的低合金鋼還有較高的抗腐蝕疲勞的性能。鎳鋼不宜在含硫或一氧化碳的氣氛中加熱,因為鎳易與硫化合,在晶界上形成低熔點的NiS網(wǎng)狀組織而產(chǎn)牛熱脆。在高溫時鎳將與-氧化碳化合形成Ni(CO)4氣體而由合金中逸出,從而在材料中留下孔洞。

 ?。?)在不銹耐熱鋼中,鎳與鉻、鉬等元紊適當(dāng)配合使材料在常溫下為奧氏體組織,即得到奧氏體不銹鋼或耐熱鋼。然而,目前鎳在全世界范圍內(nèi)都是一種比較稀缺的元素,故作為一種合金元素,應(yīng)該只有在用其他素不能狀得所需要的性能時,才考慮使用它。

 ?。?)由于鎳可降低臨界轉(zhuǎn)變濕度和降低鋼中各元素的擴散速度,因而它可以提高鋼的淬透性。

 ?。?)鎳不增加鋼對蠕變的抗力,因此一般不作為熱強鋼中的強化元紊。在奧氏體熱強鋼中,鎳的作用只是使鋼奧氏體化,鋼的強度必須靠其他元素如鉬、鎢、釩、鈦、鋁來提高。

 ?。?)鎳是有一定耐腐蝕能力的元素,對酸、堿、鹽以及大氣均具有一定的耐腐蝕能力。

  11.鈦在高合金鋼中的作用

  (1)鈦是最強的碳化物形成元素,與氮、氧的親和力也極強,是良好的脫氣劑和固定氮、碳的有效元素。正因為這樣。含鈦的高臺金鋼不宜用于鑄件。

  (2)在奧氏體不銹鋼中,由于鈦能固定碳,有防止和減輕材料晶司腐蝕和應(yīng)力腐蝕的作用。如果奧氏體不銹鋼中的鈦、碳含量之比超過4.5時,由于此時材料中的氧、氮和碳可以全部被固定住,故使得材料對晶間腐蝕、應(yīng)力腐蝕和堿脆有很好的抗力。

 ?。?)當(dāng)鈦以碳化鈦微粒存在時,由于它能細(xì)化鋼的晶粒并成為奧氏體分解時的有效晶核,可使鋼的淬透性降低,但也使材料的高溫固溶強化效果降低。

  (4)鈦能提高耐熱鋼的抗氧化性和熱強性。

 ?。?)鈦作為強碳化物形成元素,可以提高鋼在高溫、高壓、氫氣中的穩(wěn)定性。當(dāng)鋼中的含鈦量達到含碳量的4倍時,可使鋼在高壓下對氫的穩(wěn)定性幾乎高達600℃以上。

                                                                                                              文章摘自:冶金技術(shù)網(wǎng)