微量合金元素在钢中的作用

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请大家讨论一下微量合金元素在钢中的作用.

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在钢中质量分数低于0.1%左右，而对钢的性能和微观组织有显著或特殊影响的合金添加元素，称为微合金元素，如Al、Nb、V、Ti、B、Ni、Cr、Mo等。Nb、V、Ti是其中最为重要的微合金元素。在钢中添加微量的Nb、V、Ti，可保证钢在碳当量较低的情况下，通过其碳、氮化物质点的弥散析出及Nb、V、Ti的固溶，细化晶粒，极大地提高钢的强度、韧性，特别是低温韧性，使钢具有良好的焊接性能和使用性能。
* x2 X! ~+ \9 X  {% ?Nb、V、Ti为强碳化物形成元素，常温时，在钢中大部分以碳化物、氮化物、碳氮化物形式存在，少部分固溶在铁素体中。在脱氧不完全的钢中，也会出现氧化物TiO2 、V2O3等，这对Nb、V、Ti是一种浪费，且氧化物对性能有害。钢加热时，其碳、氮化物随温度升高，逐渐溶解，直至全部溶解到奥氏体中；冷却时，随温度降低，溶解度减小，其碳、氮化物逐渐析出。正是这种行为使得Nb、V、Ti对钢性能起到改善作用。

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钢中主要合金元素的功用
2 |0 W4 H1 r" \$ [" ^
3 L5 b, k+ Q# e( I3 l: w4 e1．铬 Cr
* O, Z  S- f$ h% R1 \  铬在钢中的角色多元且重要，它会形成安定而硬的碳化物，而且具抗蚀性，其主要作用有：
a．增进钢的硬化能和渗碳作用。
b．使钢在高温畤仍具高强度。
c．能增加耐磨耗性。
d．增高钢之淬火温度。
0 H; _5 J2 V/ n1 Uf．能增进钢的抗腐蚀性。
" t; E" p( Z8 A# u2．镍Ni
  镍在钢中的影响有:
a．增进钢的硬化能。
b．能降低热处理时的淬火温度，因之在处理时变形小。
( c$ e1 J+ E" D! f3 d# oc．能增加钢的韧性。
d．高镍合金钢能耐腐蚀，例如：不锈钢就含有8%左右的镍。
' I7 P) B& J4 ?9 R$ ]1 o3．钨W
  钨能耐高温，而且溶於钢中会与碳形成碳化物称为碳化钨，能提高钢的强度。此外，
' g) Z+ F/ {) k2 E) @% a. d( V0 Ya．钨可以提高钢之淬火温度。
  C) z2 W! U, Q. Vb．加强钢之断面组织细微化，抵抗回火软化。
c．可以降低淬火时钢之晶粒生长之趋势。
+ N, y* e7 j6 c; id．钨钢刀具有红热硬度。
e．可增加钢之保磁性，故可配入钢中而制造永久磁钢。
; L* X, q& h1 ]. [( f9 }- `! [: r4．钒V
  钒可以无限量固溶入铁中，并阻止沃斯田铁晶粒的成长，钒在钢中有脱酸除氧之能力，故含钒之钢其断面结晶密实，此外钒的作用还有：
+ L, C' u' V/ B; \( f! Oa．能提高淬火温度。
; P3 h7 C9 x3 h) a% {5 @4 ab．改善硬化能，高温淬火加热时，能防止其晶粒生长。
8 K( t# d; s* d+ `c．有助於钢之结晶组织细微化。
- M; |: Y* h4 P1 z' n9 z5．锰Mn
$ [4 I6 c- @% {8 V+ q! z  锰亦为钢中重要元素，其作用及影响如下:
! B6 M6 F8 L5 \3 ?% |a．在适量下，锰量增加可增加钢之最大强度及硬度。
- S- u4 [' r( _b．锰有脱氧及脱疏功效，故锰能发掸钢之锻造性与可塑性。
7 ]  t+ n% E3 d& Zc．锰在钢中含量多，可降低钢之淬火温度。
d．可增进钢之硬化深度，尤其在含碳量高之油硬性锰钢为最显著。
# r6 v3 i1 v- @9 d' z6．钼Mo
0 l- J" i# A& R  钼可增加钢之最大强度及硬度，因此在合金钢中也颇为重要。
a．能改善钢在高温之抗拉及潜变强度。
b．在工作红热情况下，能使钢之硬度保持不变。
1 D/ M6 j" w, l- |) M8 m2 jc．高速工具钢含钼，可予以较佳之切割性能。
d．合金钢中加入钼可去除回火脆性。
7．钴Co
  钴为制造合金钢之重要元素，在钢中可以生成碳化物，但也可能有不良影响，它具有以下特性：
a．钴可代替镍，如增加强度及耐热等性能。
- W. x2 a/ K" K1 p# A$ B/ ~b．会降低钢的硬化能。
c．能提高钢之淬火温度。
2 N* k5 B: M# R8 B' B2 Vd．增加钢之保磁能力，故为制造磁石钢之主要元素。
8．钛Ti
  钛在钢中易与碳形成碳化物TiC，其他特性：
7 q0 @& p; @4 B0 I8 \- ^; a4 Ea．钛在不锈钢中，可以防止高温时铬量的局部减少，维持其
2 y/ l' [% r9 o" h* ?' A) h  防蚀的能力
" {8 C' I$ ?0 P3 O; C4 f5 N& Cb．可以防止合金钢由高温徐冷时的脆化现象。
$ P3 _9 b5 r2 X8 A8 h0 R9．铜Cu
合金钢中铜之含量不可以超过1.5%，否则会使钢变脆，此外
a．铜在钢中有抵抗大气腐蚀之性能。低碳钢内含铜1%，其抵抗大
  气腐蚀性约较不含铜者高出四倍。在不锈钢中加铜 3-4%，亦有助不锈钢之防蚀作用。
b．可以增加钢的强度，但不宜超过0.2%。
4 \: `* l+ {2 W. o/ |10．铝Al
3 d8 v" P. b# ^5 n+ {( }6 ]5 la．极易与氧结合形成氧化铝，是一种强脱氧剂。
! C- V4 U/ A4 ?* y6 V0 cb．能抑制晶粒成长。
: a' ^: M9 R7 a( T7 F5 C' x, Uc．是氮化用钢的重要元素。
6 k2 v% V& u" Z1 p, v8 W" n# f11．硫S
  硫在钢中为有害之杂质，硫与铁化合成为FeS，与锰化合成MnS，其结果：
a．会增加钢的热脆性
- L6 u0 W# P4 E4 Y+ xb．硫含量0.2%以上，就会严重影响钢的强度和韧性
! D4 k; ~. F. {- W' Y' @% \* q  Ac．硫可使钢强度降低，因此有利於钢的切削，但除了易切钢之外，极少利用。
12．矽Si
% b( A) ^: e- D/ m5 x2 B  矽在钢中其作用如下 :
, B: _1 b- E6 Ca．矽能增加钢之电磁传导率，故适於制造电气材料。
6 z& D5 g0 t2 V' I) f/ |3 nb．矽会加速钢之结晶生长变粗，因此含量约在0.05~0.30%。
c．矽能增高淬火温度。
. b' y' e- p/ J7 R: }' z  od．会阻碍碳元素溶於钢中。
e．对於炭量较高之钢，矽多则增加脆性，
; q2 N* {: O5 K+ C; X9 ]f．增加耐热钢的氧化性，可用为脱酸性。
: b8 f7 C$ m3 ]9 a- s0 D  综合各种合金元素对於碳钢的影响，而选择添加合金元素时必须考虑元素特性及应用场合的需要，适材适所才是最重要的，如果不燎解特性贸然选择，不但可能增加成本，效果也可能适得其反。

lyforge

微量合金元素主要是指Nb、V、Ti、稀土元素、N、B为代表的一类用于研制微合金化钢的金属或者非金属元素，
   目前在锻造行业应用比较广泛的非调质钢，就是指含有上述一种或者几种元素的锻造用钢，该技术最早在德国开始应用于汽车行业，在全球应用非常广泛，目前已经发展到第四代产品，由于节能环保，日本、德国、几乎90％左右的汽车零部件都是采用非调钢制造。
) M9 x7 n" c" g/ o3 k    我国由于受钢铁生产技术、体制、观念等一些因素的影响，到目前还没有大面积的推广应用，在应用上今后仍需要加大行业推广力度。

[ 本帖最后由 lyforge 于 2008-5-1 14:05 编辑 ]

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2008-6-21 13:45 上传

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多点书，谢谢