金属热处理知识课堂.pdf

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常见金属元素对材料力学性能的影响(二) 6. 锰在低合金钢中的作用 (1)锰与铁形成固溶体.可提高钢中铁素体和奥氏体的硬度和强度。在碳锰钢中常利用锰 来提高钢的强度,但它使材料的延展性有所降低,而且增加了应力腐蚀开裂的敏感性。在一般 碳锰钢和低合金钢中,其含量在 1%~2%。 (2)锰是良好的脱敏剂和脱硫剂。锰与硫形成 MnS,可防止因硫而导致的热脆现象,从而 改善钢的热加工性能。因此,在工业用钢中一般都含有一定数量的锰。 (3)锰在钢中由于能降低临界转变温度.故碳锰钢的低温冲击韧性比碳素钢好。 (4 )锰能强烈增加碳锰钢的淬透性。含锰量较高时,有使钢晶粒粗化并增加钢的回火脆性 的不利倾向。 (5)锰对钢的焊接性有着不利的影响。为改善钢的焊接性,应在许可的范围内,适当降低钢 的含碳量。焊接时也需采用优质低氢焊条和相应的焊接工艺。 7.铬在低合金钢中的作用 (1)随含铬量的增加.使铬钼钢和铬钼钒钢有良好的抗高温性和耐氧化介质腐蚀作用,并 增加钢的热强性。但含铬量太高时或者处理不当.易发生δ相和 475℃回火脆化。 (2)铬增加钢的淬透性并有二次硬化作用。 (3)铬是显著提高钢的脆性转变温度的元素,随着含铬量的增加,钢的脆性转变温度也逐 步提高,冲击值随含铬量增加而下降。 (4 )在含钼的锅炉钢中,加入少量的铬,能肪止钢在长期使用过程中的石墨化。 (5)在单一的铬钢中,材料的焊接性能随含铬量的增加而恶化。 8 .铝在低合金钢中的作用 (1)铝与氮及氧的亲和力很强,因此它也作为炼钢时的脱氧定氮剂,井起到细化晶粒、阻抑 碳钢的时效、提高钢在低温下韧性的作用。 (2)铝作为合金元素加入钢中时能提高钢的抗氧化性,改善钢的电磁性能.提高渗氮钢的 耐磨性和疲劳强度等。因此,铝在不起皮钢、电热合金、磁钢和渗氮钢中,得到了广泛的应用。 (3)铝在铁索体及珠光体钢中,当其含量较高时,材料的高温强度和韧性较低。 (4 )当含铝量达到一定量时,可使钢产生钝化现象,使钢在氧化性酸中具有耐蚀性,但使钢 的焊接性变坏。 (5)铝还能提高钢对硫化氢的耐蚀作用。含铝量在 4 %左右的钢,在温度不超过 600℃时有 较好的抗硫化氢腐蚀作用。 (6)在钢铁材料表面镀铝和渗铝,可以提高其抗氧化性和在工业和海洋性气氛中的耐蚀性。 (7)含铝的钢渗氮后,在钢的表面形成一层牢固的薄而硬的弥散分布的氮化铝层,从而提 高其硬度和疲劳强度,并改善其耐磨性。 (8)铝是高锰低温钢的主要合金元素。一定量的铝,有提高铁锰奥氏体的稳定度、抑制β— Mn 相变的作用,从而使铝在低温钢中得到了应用。 9.钼在低合金钢的作用 (1)钼属于强碳化物形成元素,当其含量较低时,与铁及碳形成复杂的渗碳体;当其含量较 高时.则形成特殊碳化物。在较高回火温度下,由于钼的弥散分布,可使材料出现二次硬化。 (2)钼对铁素体有固溶强化作用,同时也提高碳化物的稳定性,因此对钢的强度产生有利。 钼是提高钢热强性最有效的合金元素。钼同样也能提高马氏体钢和奥氏体钢的热强性。 (3)钼在钢中,由于形成特殊碳化物,可以改善在高温高压下抗氢侵蚀的作用。 (4 )钼常与其它元素如锰、铬配合使用,可显著提高钢的淬透性;含钼量约 0.5%时,能抑 制或降低其他合金元素导致的回火脆性。 (5)钼在不锈耐热钢中,也能使钢表面钝化,但作用不如铬显著。钼与铬相反,它既能在还 原性酸(HCl、H2SO4、H2SO3)中又能在强氧化性盐溶液(特别是含有氯离子时)中使钢材表面 钝化。因此,钼可以普遍提高钢的耐蚀性能. (6)钼加入奥氏体耐酸钢中,能显著地提高材料对醋酸、环烷酸的耐蚀性,在含有氯化物的 溶液中,常会引起奥氏体耐酸钢的点腐蚀和晶间腐蚀。材料中加入钼后,这种倾向在很大程度 上会被减缓或抑制。 10.镍在高合金钢中的作用 (1)镍是扩大γ相区,形成无限固溶体的元素,它是奥氏体不锈钢中的主要元素。 (2)镍能细化铁素体晶粒,改善钢的低温性能。含镍量超过一定值的碳钢,其低温脆化转变 温度显著降低,而低温冲击韧性显著提高,因此镍钢常用于低温材料。一般情况下,含镍量达 到 3.5%的镍钢可以在-100℃低温下使用,含镍量达到 9%的镍钢可在-196℃超低温下使用。 (3)含镍的低合金钢还有较高的抗腐蚀疲劳的性能。镍钢不宜在含硫或一氧化碳的气氛中 加热,因为镍易与硫化合,在晶界上形成低熔点的 NiS 网状组织而产生热脆。在高温时镍将与 —氧化碳

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