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幾種常見(jiàn)合金鋼添加元素對(duì)鋼材性能的影響

2016-01-11 10:08:52 作者：本網(wǎng)整理來(lái)源：

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)鋼材的性能的影響，合金元素包括錳、硅、鉻、鎳、鋁、釩、鈮、鈦、氮、硼、稀土元素、硫、磷、氧氫。

合金

（1）有利元素

硅和錳：是低合金鋼中最常用的強(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)的脫氧特性所以僅用于鎮(zhèn)靜鋼。鈦是最強(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。

（2）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絕對(duì)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俊＠缣间撝械牧颍哂懈纳其摬那邢骷庸ば阅艿淖饔茫栽谝浊邢麂撝谐Ｓ幸膺m當(dāng)提高其含硫量。