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几种常见合金钢添加元素对钢材性能的影响

来源:未知 作者:中国无损检测 人气: 发布时间:2018-07-09
摘要:钢材在工业领域应用非常广泛,其主要元素是铁和碳合金,换句话说钢是铁元素和碳元素的化合物。钢除了有铁、碳两种元素之外,还存在许多微量元素,有些元素是在冶炼过程中残留的,还有一些元素为了提高低合金钢强度和综合性能。在本文中探讨常见的合金元素对
钢材在工业领域应用非常广泛,其主要元素是铁和碳合金,换句话说钢是铁元素和碳元素的化合物。钢除了有铁、碳两种元素之外,还存在许多微量元素,有些元素是在冶炼过程中残留的,还有一些元素为了提高低合金钢强度和综合性能。在本文中探讨常见的合金元素对钢材的性能的影响,合金元素包括锰、硅、铬、镍、铝、钒、铌、钛、氮、硼、稀土元素、硫、磷、氧、氢。
 
 
(1)有利元素
 
硅和锰:是低合金钢中最常用的强化元素。
 
铬和镍:在低合金钢中用量不大,一般不超过1%,其主要作用是增大奥氏体钢的过冷度,从而细化组织,适度提高强度,铬和镍还能增加钢的耐大气腐蚀能力,改善冲击韧性和降低冷脆转变温度。
 
钼:有明显的固溶强化作用,同时钼又是强的碳化物形成元素,有利于提高钢的高温强度,并防止钢的回火脆性。钼还能推迟过冷奥氏体向珠光体的转变,从而对钢的组织产生显著影响。钼的主要不良影响是促进钢的石墨化。
 
钒:在钢中通过碳化物沉淀和晶粒细化来起强化作用。钢中钒含量不宜过高,否则有可能影响焊接性能和降低缺口韧性。
 
铌:是非常强的碳化物形成元素,铌通过沉淀硬化和细化晶粒来强化钢,由于碳化铌具有稳定、弥散的特点,可以细化晶粒,提高钢的强度和韧性,使钢具有良好的抗氢性能。
 
钛:的作用与钒和铌相似,但由于其强的脱氧特性所以仅用于镇静钢。钛是最强的碳化物形成元素,能提高钢在高温高压氢气氛中的稳定性。钛能细化晶粒,提高钢的强度和韧性。
 
硼:一般在钢中用量甚微,微量硼能提高钢的淬透性,还能改善钢的高温强度。
 
氮:能溶入铁素体,起着固溶强化作用。氮在钢中不形成碳化物,但能与其他合金元素形成氮化物,如TiN、AlN,产生细化晶粒的效果。但氮在钢中会形成气孔和疏松,降低钢材耐腐蚀性。
 
稀士元素:在我国储量极丰。炼钢时常加入适量混合稀士元素,其主要成分是镧、铈、镨和钕,能净化晶界上的杂质,提高钢的高温强度。
 
(2)不利元素
 
硫:在钢中是有害元素,对钢的力学性能、焊接性能、耐腐蚀性能均有不利影响。
 
磷:在钢中是有害元素,使钢的塑性和韧性大大降低,尤其在低温时,韧性降低特别厉害,称为“冷脆”。
 
氧:会使钢的强度,塑性降低,热脆现象加重,疲劳强度下降。
 
氢:会引起钢的氢脆,产生白点等严重缺陷
 
本文中所谓的有利元素和不利元素并不是绝对的,有些有害元素也有某些有利之处,因而在作为某种专门用途的钢中,仍应保留适当的含量。例如碳钢中的硫,具有改善钢材切削加工性能的作用,所以在易切削钢中常有意适当提高其含硫量。
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