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。
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

6 f$ J& x( u6 Z, j- Y8 s1．铬 Cr
  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：
) V9 p# H0 H7 G% Ka．增进钢的硬化能和渗碳作用。
) x  j  N, e' g; Yb．使钢在高温畤仍具高强度。
& J/ E" }/ c) X: j8 n3 Nc．能增加耐磨耗性。
d．增高钢之淬火温度。
f．能增进钢的抗腐蚀性。
  o6 m. Q" ]' \+ l2 U2．镍Ni
  镍在钢中的影响有:
a．增进钢的硬化能。
9 c. v* n3 g+ I9 L. ^& Vb．能降低热处理时的淬火温度，因之在处理时变形小。
1 P9 I1 Z2 ^/ h. [) m' Q8 pc．能增加钢的韧性。
" P! H! {" ?, d- ^/ ?$ y3 V5 `* y( td．高镍合金钢能耐腐蚀，例如：不锈钢就含有8%左右的镍。
3．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，
) k9 a! u2 m% \/ ^& v8 va．钨可以提高钢之淬火温度。
b．加强钢之断面组织细微化，抵抗回火软化。
1 t: T4 Q& q4 `% F5 sc．可以降低淬火时钢之晶粒生长之趋势。
d．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。
/ J! f* c& W3 F- F4．钒V
' Y! R+ J: Q+ o  N+ }4 G: s. m" Z  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：
, f/ k2 o' p& Wa．能提高淬火温度。
b．改善硬化能，高温淬火加热时，能防止其晶粒生长。
) ]; _; ^7 _- r' Nc．有助於钢之结晶组织细微化。
7 O; l' R. y+ ~# h# Z9 q2 Y* O0 V5．锰Mn
  锰亦为钢中重要元素，其作用及影响如下:
a．在适量下，锰量增加可增加钢之最大强度及硬度。
4 D4 T& u2 [+ U! Y% y; ^; B5 p1 b+ db．锰有脱氧及脱疏功效，故锰能发掸钢之锻造性与可塑性。
' u* r9 h; B" y) a3 rc．锰在钢中含量多，可降低钢之淬火温度。
# Q& F8 f+ T- f0 D2 c! ?) u) B2 fd．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。
6．钼Mo
* }. j4 @  N4 q' `  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。
% C2 c) e  A: Q1 b' l+ Vb．在工作红热情况下，能使钢之硬度保持不变。
; M0 Y* X) U, L& P. Y. b' [5 Y  wc．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。
2 T4 k# g' E: W9 d5 E  P7．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。
5 a1 h  c, `0 O/ T4 ~- j' p0 Pb．会降低钢的硬化能。
: z+ m+ r  y$ C- d5 Dc．能提高钢之淬火温度。
d．增加钢之保磁能力，故为制造磁石钢之主要元素。
8．钛Ti
3 E0 z, C$ ~$ E7 b. M# ~  钛在钢中易与碳形成碳化物TiC，其他特性：
% b8 c8 ]. P6 m( U. W) ua．钛在不锈钢中，可以防止高温时铬量的局部减少，维持其
3 f3 _2 u# T1 }+ _- ~3 V9 i$ \  防蚀的能力
! a& E7 r1 [8 O! \$ }- g" t, D: l4 Ib．可以防止合金钢由高温徐冷时的脆化现象。
9．铜Cu
) l3 m2 W2 U6 Z) y( }( M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
" i# l. S/ \6 H( v  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%。
10．铝Al
a．极易与氧结合形成氧化铝，是一种强脱氧剂。
b．能抑制晶粒成长。
# b9 a9 f$ K& T9 ~& Qc．是氮化用钢的重要元素。
! v5 l2 c2 o# F5 M3 f9 [1 ~11．硫S
0 @7 v, M7 Z; F6 [0 a: w" v  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
- `: T+ J. E/ j2 B1 z! K+ Jb．硫含量0.2%以上，就会严重影响钢的强度和韧性
9 c+ S- _: W* V# oc．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。
9 ?) E& o6 G! L6 X% |' w5 B12．矽Si
  矽在钢中其作用如下 :
0 \$ r2 q8 _: C8 ga．矽能增加钢之电磁传导率，故适於制造电气材料。
8 i8 e. e% P/ M4 `b．矽会加速钢之结晶生长变粗，因此含量约在0.05~0.30%。
# `- q6 H% t4 y2 Rc．矽能增高淬火温度。
d．会阻碍碳元素溶於钢中。
: P' c( n1 i% H; ?5 ^9 Z/ h! _e．对於炭量较高之钢，矽多则增加脆性，
. v1 e& \3 a$ ef．增加耐热钢的氧化性，可用为脱酸性。
0 E& q$ O% i5 ]5 h( s$ s4 f1 O+ q- m  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。
8 P2 u' N) Q6 N+ P    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。
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[ 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