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1碳
n5 Y- g1 B1 u. r0 W' l+ B$ m（1）含碳量的增加，使得碳素鋼的強(qiáng)度和硬度增加,，而塑性,、韌性和焊接性能下降。 （2）一般情況下,，當(dāng)含碳量大于0.25%時，碳鋼可焊性開始變差,，故壓力管道中一般采用含碳量小于0.25%的碳鋼,。含碳量的增加，其球化和石墨化的傾向增加,。 （3）作為高溫下耐熱用的高合金鋼,，含碳量應(yīng)大于或等于0.04%，但此時奧氏體不銹鋼的抗晶間腐蝕性能下降,。
+ [6 g8 ~- x# B9 X5 i1 w" Y" @* ^0 Q8 q2硅% N9 _. K7 Z* y+ T6 ?/ @( G5 r
（1）硅固溶于鐵素體和奧氏體中可起到提高它們的硬度和強(qiáng)度的作用,。 （2）含硅量若超過3%時，將顯著地降低鋼的塑性,、韌性,、延展性和可焊性，并易導(dǎo)致冷脆,，中,、高碳鋼回火時易產(chǎn)生石墨化。 （3）各種奧氏體不銹鋼中加入約2%的硅,，可以增強(qiáng)它們的高溫不起皮性,。在鉻、鉻鋁,、鉻鎳,、鉻鎢等鋼中加入硅，都將提高它們的高溫杭氧化性能,。但含硅量太高時,，材料的表面脫碳傾向增加。 （4）低含硅量對鋼的耐腐蝕性能影響小大,，只有當(dāng)含硅量達(dá)到一定值時,，它對鋼的耐腐性能才有顯著的增強(qiáng)作用。含硅量為l5%~20%的的硅鑄鐵是很好的耐酸材料,，對不同溫度和濃度的硫酸,、硝酸都很穩(wěn)定，但在鹽酸和王水的作用下穩(wěn)定性很小,，在氫氟酸中則不穩(wěn)定,。高硅鑄鐵之所以耐腐蝕,，是由于當(dāng)開始腐蝕時，在其表面形成致密的SiO2薄層,，阻礙了酸的進(jìn)一步向內(nèi)侵蝕,。
% A7 q, ]8 C3 M% n. W0 ^8 v& L3硫、氧在碳素鋼中的作用& S. q3 ^! o9 i3 S0 G' ^+ V, K
硫和氧作為雜質(zhì)元素常以非金屬化合物（如FeS,、FeO）形式存在于碳素鋼中,，形成非金屬雜質(zhì)，從而導(dǎo)致材料性能劣化,，尤其是硫的存在引起材料的熱脆,。六和磷是鋼中要控制的元素，并以其含量的多少來評定碳素鋼的優(yōu)劣,。 （由于FeS可與鐵形成共晶,，并沿晶界分布），F(xiàn)e-FeS共晶物的熔點為985℃,，當(dāng)在1000~1200℃溫度下,，對材料進(jìn)行壓力加工時，由于它已經(jīng)熔化而導(dǎo)致晶粒開裂,，使材料呈現(xiàn)脆性,。這種現(xiàn)象稱為熱脆。）
& j- ]+ [) X, h* |! `5 F4磷,、砷,、銻在碳素鋼中的作用 b+ P D) B; P. V' N2 @7 u; t' y
（1）磷、砷,、銻作為雜質(zhì)元素,，它們對提高碳素鋼的抗拉強(qiáng)度有一定的作用，但同時又都增加鋼的脆性,，尤其是低溫脆性,。（由于磷以固溶形式存在于鐵素體中，影響鐵素體的晶格變形,，使碳素鋼在常溫下呈現(xiàn)脆性,。這種現(xiàn)象稱為冷脆）。磷和砷有都是造成碳素鋼嚴(yán)重偏析的有害元素,。磷對鋼的焊接性不利,，它能增加焊裂的敏感性。 （2）由于低合金鋼熔點較高,，磷,、砷、銻等雜質(zhì)元素容易在高溫下遷移聚集,，從而導(dǎo)致低合金鋼的高溫回火脆性,。（合金鋼在進(jìn)行高溫回火熱處理或長期在高溫下工作時,，其中的雜質(zhì)元素磷、砷,、銻等容易在高溫下遷移聚集,。由于這些元素的熔點一般比合金元素低，它將“割裂”材料基體而導(dǎo)致合金鋼在高溫下呈現(xiàn)脆性,。因為合金鋼的這種脆性發(fā)生在紅熱的溫度下,，故稱為紅脆。）一般情況下,，低合金鋼均采用較高級的冶煉方法（如電爐冶煉）,，故其硫、磷元素含量較低,。 * E* c0 `+ F/ ?% g+ I& d
5鎢在碳素鋼中的作用
% g' m1 b0 K4 w# i/ S8 u! }（1）鋼中含鎢量高時有二次硬化作用，有紅硬性,，以及增加耐磨性,。鎢對鋼的淬透性、回火穩(wěn)定性,、力學(xué)性能的影響均與鉬相似,，但以質(zhì)量計，其作用效果不如鉬顯著,。鎢提高鋼在高溫下的蠕變抗力與熱強(qiáng)性,，當(dāng)與鉬復(fù)合使用時．效果更佳。 （2）鎢能提高鋼的抗氫作用的穩(wěn)定性,。鎢通常加入低碳和中碳高級優(yōu)質(zhì)合金結(jié)構(gòu)鋼中,，鎢能阻止熱處理時晶粒的長大和粗化，降低具回火脆化傾向,，并顯著提高鋼的強(qiáng)度和韌性,。 1 K3 Z9 o, x5 @; a1 W4 p
6錳在低合金鋼中的作用
4 d+ F- ^9 t$ a. Q) Q* G4 S4 j* D（1）錳與鐵形成固溶體．可提高鋼中鐵素體和奧氏體的硬度和強(qiáng)度。在碳錳鋼中常利用錳來提高鋼的強(qiáng)度,，但它是材料的延展性有所降低,，而且增加了應(yīng)力腐蝕開裂的敏感性。在一般碳錳鋼和低合金鋼中,，其含量在1%~2%,。 （2）錳是良好的脫敏劑和脫硫劑。錳與硫形成MnS,，可防止因硫而導(dǎo)致的熱脆現(xiàn)象,，從而改善鋼的熱加工性能。因此,，在工業(yè)用鋼中一般都含有一定數(shù)最的錳,。 （3）錳在鋼中由于能降低臨界轉(zhuǎn)變溫度．故碳錳鋼的低溫沖擊韌性比碳素鋼好,。 （4）錳能強(qiáng)烈增加碳錳鋼的淬透性。含錳量較高時,，有使鋼晶粒粗化并增加鋼的回火脆性的不利傾向,。 （5）錳對鋼的焊接性有著不利的影響響。為改善鋼的焊接性,，應(yīng)在許可的范圍內(nèi),，適當(dāng)降低鋼的含碳量。焊接時也需采用優(yōu)質(zhì)低氫焊條和相應(yīng)的焊接工藝,。
5 z+ f2 v' c3 J& q; P9 y7鉻在低合金鋼中的作用+ L5 c3 j: d# e, _' Y( @
（1）隨含鉻量的增加．使鉻鉬鋼和鉻鉬釩鋼有良好的的抗高溫性和耐氧化介質(zhì)腐蝕作用,，并增加鋼的熱強(qiáng)性。但含鉻量太高時或者處理不當(dāng)．易發(fā)生δ相和475℃回火脆化,。 （2）鉻增加鋼的淬透性并有二次硬化作用,。 （3）鉻是顯著提高鋼的脆性轉(zhuǎn)變溫度的元素，隨著含鉻量的增加,，鋼的脆性轉(zhuǎn)變溫度也逐步提高,，沖擊值隨含鉻量增加而下降。 (4）在含鉬的鍋爐鋼中,，加入少量的鉻,，能肪止鋼在長期使用過程中的石墨化。 （5）在單一的鉻鋼中,，材料的焊接性能隨含鉻量的增加而惡化,。 0 @% D# j) J' {2 n9 x& e8 }
8鋁在低合金鋼中的作用
7 w( f& ^1 g+ s5 h! c（1）鋁與氮及氧的親和力很強(qiáng)，因此它也作為煉鋼時的脫氧定氮劑,，井起到細(xì)化晶粒,、阻抑碳鋼的時效、提高鋼在低溫下韌性的作用,。 （2）鋁作為合金元素加入鋼中時能提高鋼的抗氧化性,，改善鋼的電磁性能．提高滲氮鋼的耐磨性和疲勞強(qiáng)廢等。因此,，鋁在不起皮鋼,、電熱合金、磁鋼和滲氮鋼中,，得到了廣泛的應(yīng)用,。 （3）鋁在鐵索體及珠光體鋼中，當(dāng)其含量較高時,，材料的高溫強(qiáng)度和韌性較低,。 （4）當(dāng)含鋁量達(dá)到一定量時，可使鋼產(chǎn)生鈍化現(xiàn)象，使鋼在氧化性酸中具有耐蝕性,，但使鋼的焊接性變壞,。 （5）鋁還能提高鋼對硫化氫的耐蝕作用。含鋁量在4％左右的鋼,，在溫度不超過600℃時有較好的抗硫化氫腐蝕作用,。 （6）在鋼鐵材料表面鍍鋁和滲鋁，可以提高其抗氧化性和在工業(yè)和海洋性氣氛中的耐蝕性,。 （7）含鋁的鋼滲氮后,，在鋼的表面形成一層牢固的薄而硬的彌散分布的氮化鋁層，從而提高其硬度和疲勞強(qiáng)度,，并改善其耐磨性,。 （8）鋁是高錳低溫鋼的主要合金元素。一定量的鋁,，有提高鐵錳奧氏體的穩(wěn)定度,、抑制β—Mn相變的作用，從而使鋁在低慍鋼中得到了應(yīng)用,。 9鉬在低合金鋼的作用
. s9 G9 d6 D, g/ O) P2 Z（1）鉬屬于強(qiáng)碳化物形成元素,，當(dāng)其含量較低時，與鐵及碳形成復(fù)雜的滲碳體,；當(dāng)其含量較高時．則形成特殊碳化物。在較高回火溫度下,，山于鉬的彌散分布,，可使材料出現(xiàn)二次硬化。 （2）鉬對鐵紊體有固溶強(qiáng)化作用,，同時也提高碳化物的穩(wěn)定性,，因此對鋼的強(qiáng)度產(chǎn)生有利用。鉬是提高鋼熱強(qiáng)性最有效的合金元紊,。鉬同樣也能提高馬氏體鋼和奧氏體鋼的熱強(qiáng)性,。 （3）鉬在鋼中，由于形成特殊碳化物,，可以改善在高溫高壓下抗氫侵蝕的作用,。 （4）鉬常與其它元素如錳、鉻配合使用,，可顯著提高鋼的淬透性,；含鉬量約0.5%時，能抑制或降低其他合金元紊導(dǎo)致的回火脆性,。 （5）鉬在不銹耐熱鋼中,，也能使鋼表面鈍化，但作用不如鉻顯著。鉬與鉻相反,，它既能在還原性酸(HCl,、H2SO4、H2SO3)中又能在強(qiáng)氧化性鹽溶液(特別是含有氯離子時)中使鋼材表面鈍化,。因此,，鉬可以普遍提高鋼的耐蝕性能． （6）鉬加入奧氏體耐酸鋼中，能顯著地提高材料對醋酸,、環(huán)烷酸的耐蝕性,，在含有氯化物的溶液中，常會引起奧氏體耐酸鋼的點腐蝕和晶間間腐蝕,。材料中加入鉬后,，這種傾向在很大程度上會被減緩或抑制。 * r/ Y8 v# b1 d% U) [% W
10鎳在高合金鋼中的作用 @% p7 G" G5 O6 ~3 u4 r8 ~
（1）鎳是擴(kuò)大γ相區(qū),，形成無限固溶體的元素,，它是奧氏體不銹鋼中的主要元素。 （2）鎳能細(xì)化鐵素體晶粒,，改善鋼的低溫性能,。含鎳量超過一定值的碳鋼，其低溫脆化轉(zhuǎn)變溫度顯著降低,，而低溫沖擊韌性顯著提高,，因此鎳鋼常用于低溫材料。一般情況下,，含鎳量達(dá)到3.5%的鎳鋼可以在-100℃低溫下使用,，含鎳量達(dá)到9%的鎳鋼可在-196℃超低溫下使用。 （3）含鎳的低合金鋼還有較高的抗腐蝕疲勞的性能,。鎳鋼不宜在含硫或一氧化碳的氣氛中加熱,，因為鎳易與硫化合，在晶界上形成低熔點的NiS網(wǎng)狀組織而產(chǎn)牛熱脆,。在高溫時鎳將與—氧化碳化合形成Ni(CO)4氣體而由合金中逸出,，從而在材料中留下孔洞。 （4）在不銹耐熱鋼中,，鎳與鉻,、鉬等元紊適當(dāng)配合使材料在常溫下為奧氏體組織，即得到奧氏體不銹鋼或耐熱鋼,。然而,，目前鎳在全世界范圍內(nèi)都是一種比較稀缺的元素，故作為一種合金元素,，應(yīng)該只有在用其他素不能狀得所需要的性能時,，才考慮使用它。 （5）由于鎳可降低臨界轉(zhuǎn)變濕度和降低鋼中各元素的擴(kuò)散速度，因而它可以提高鋼的淬透性,。 （6）鎳不增加鋼對蠕變的抗力,，因此一般不作為熱強(qiáng)鋼中的強(qiáng)化元紊。在奧氏體熱強(qiáng)鋼中,，鎳的作用只是使鋼奧氏體化,，鋼的強(qiáng)度必須靠其他元素如鉬、鎢,、釩,、鈦、鋁來提高,。 （7）鎳是有一定耐腐蝕能力的元素,，對酸、堿,、鹽以及大氣均具有一定的耐腐蝕能力,。 7 ?2 x& O) M- y7 Y
11鈦在高合金鋼中的作用5 D8 k! Z3 Z( ~8 V( y' c4 V
（1）鈦是最強(qiáng)的碳化物形成元素，與氮,、氧的親和力也極強(qiáng),，是良好的脫氣劑和固定氮、碳的有效元素．正因為這樣．含鈦的高臺金鋼不宜用于鑄件,。 （2）在奧氏體不銹鋼中,，由于鈦能固定碳，有防止和減輕材料晶司腐蝕和應(yīng)力腐蝕的作用,。如果奧氏體不銹鋼中的鈦,、碳含量之比超過4.5時，由于此時材料中的氧,、氮和碳可以全部被固定住,，故使得材料對晶間腐蝕,、應(yīng)力腐蝕和堿脆有很好的抗力,。 （3）當(dāng)鈦以碳化鈦微粒存在時，由于它能細(xì)化鋼的晶粒并成為奧氏體分解時的有效晶核,，可使鋼的淬透性降低,，但也使材料的高溫固溶強(qiáng)化效果降低。 （4）鈦能提高耐熱鋼的抗氧化性和熱強(qiáng)性,。 （5）鈦作為強(qiáng)碳化物形成元素,，可以提高鋼在高溫、高壓,、氫氣中的穩(wěn)定性,。當(dāng)鋼中的含鈦量達(dá)到含碳量的4倍時，可使鋼在高壓下對氫的穩(wěn)定性幾乎高達(dá)600℃以上。
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發(fā)表于 2019-10-7 11:00:05
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