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。
8 O5 C* e& J8 H- d+ F: a% R8 lNb、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

1．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：
a．增进钢的硬化能和渗碳作用。
3 o0 D8 K3 b; h. h2 j8 O$ U& K0 eb．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。
2 z2 N  V1 A5 \7 G* Z0 x) |/ C  Jf．能增进钢的抗腐蚀性。
2．镍Ni
  镍在钢中的影响有:
- t* \$ Q9 ]8 [5 Xa．增进钢的硬化能。
  a3 p; r7 w: s. J/ ab．能降低热处理时的淬火温度，因之在处理时变形小。
c．能增加钢的韧性。
" ^: y4 ]8 X) R9 D' z: h5 ld．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，
: }5 r2 I" h+ Z4 M; ^; Ka．钨可以提高钢之淬火温度。
5 Z& ]; m& p$ K. @. A: A% wb．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。
d．钨钢刀具有红热硬度。
5 J" R" t4 P: S' z- W( ne．可增加钢之保磁性，故可配入钢中而制造永久磁钢。
' b; K& U% t& N0 h) L7 g4．钒V
3 I! k; e0 G2 s0 C  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：
a．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。
' [  w- A6 x9 B) H8 a3 H& Fc．有助於钢之结晶组织细微化。
% g5 W: S1 I4 |) q5．锰Mn
5 U% t" r( v4 n1 ^- L  锰亦为钢中重要元素，其作用及影响如下:
3 g! g& K5 y( q9 }a．在适量下，锰量增加可增加钢之最大强度及硬度。
b．锰有脱氧及脱疏功效，故锰能发掸钢之锻造性与可塑性。
c．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。
6．钼Mo
  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。
2 Q8 w3 Q1 ~1 h  \" ic．高速工具钢含钼，可予以较佳之切割性能。
4 z+ x4 I9 p. I5 H3 M5 Rd．合金钢中加入钼可去除回火脆性。
0 \1 s- w( a2 M& ^2 E7．钴Co
5 x3 Y7 R. [$ P" R6 K) n  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。
/ j5 m$ ?/ r4 [# @( G$ t+ nb．会降低钢的硬化能。
5 n) W' K0 {$ M, a* Y7 Q9 s8 j' kc．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
) F7 H6 ]# I' n: w0 B' M- W; q  钛在钢中易与碳形成碳化物TiC，其他特性：
a．钛在不锈钢中，可以防止高温时铬量的局部减少，维持其
3 C3 m! K$ i+ Y$ P1 P# `0 n  防蚀的能力
" W2 N* x' ?0 ]# [b．可以防止合金钢由高温徐冷时的脆化现象。
  X0 a+ ^' X& Z8 p0 n8 ~9．铜Cu
' o/ ^6 D! A# T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。
' L! B. {6 u; X! ~b．可以增加钢的强度，但不宜超过0.2%。
: v  {2 |7 n1 I% ]4 [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。
c．是氮化用钢的重要元素。
1 o4 _; Y3 Z" L5 U11．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
1 ?* G. t4 k, q+ j7 O( r/ Hb．硫含量0.2%以上，就会严重影响钢的强度和韧性
c．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。
/ w$ d% [. v4 ?1 l& T12．矽Si
  矽在钢中其作用如下 :
; T& g0 V' A6 x% Z9 C7 v" fa．矽能增加钢之电磁传导率，故适於制造电气材料。
9 M6 f; s6 v% e' y- G0 H( Nb．矽会加速钢之结晶生长变粗，因此含量约在0.05~0.30%。
8 Y9 A$ W! E5 {; Rc．矽能增高淬火温度。
- k* ^) x  x/ z# f& c% Yd．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，
f．增加耐热钢的氧化性，可用为脱酸性。
/ `0 p" [' Y. E: s3 X6 r- s  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，
* L7 ?) V0 Y9 o' G+ k% @4 z   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。
0 E2 P4 m- z1 U1 q( G; Z    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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合金元素在钢中的作用
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多点书，谢谢