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常用的合金元素有哪些?它们在钢中起什么作用?

admin2013-11-28  44
问题 常用的合金元素有哪些?它们在钢中起什么作用?
选项
答案常用合金元素及在钢中的作用如下： (1)碳(C)。碳是钢中的主要元素，随着钢中含碳量的增加，钢的常温强度增高，但塑性、韧性相应降低。碳对低合金耐热钢而言，含碳量增加对钢的高温性能有不利的影响，因为在高温长期使用过程中，从固溶体中析出的碳化物必然增多，从而使固溶体中的合金元素贫化，降低了热强性。 (2)锰(Mn)。目前使用的锅炉钢板中，几乎都含有锰。锰溶入固溶体提高钢的常温强度，它固溶强化铁素体和细化珠光体而提高钢的强度极限和屈服极限。锰也可使钢的高温短时强度有所提高，但对持久强度和蠕变极限没有什么明显的影响。 (3)硅(Si)。硅溶入铁素体中起强化作用，显著提高钢的常温强度。但是硅的主要作用是提高钢的抗氧化能力，它与铬共存时，能形成含铬、硅的氧化膜而显著提高钢在高温烟气下的抗氧化能力。 (4)铬(Cr)。目前使用的耐热钢中，几乎都含有铬。铬的主要作用是提高钢的抗氧化能力。含铬5％的钢可以在600～650℃下不起皮；含铬12％，则在800℃下不起皮。铬对蠕变极限的影响不明显，弥散强化的效果不及钒。铬有热脆性，常加钼来防止。 铬可溶于铁素体中，也可以形成碳化物。铬的碳化物强度高，并有很高的抗蚀性。铬在铁素体中可以提高铁素体的强度，但作用很弱。 (5)钼(Mo)。目前使用的耐热钢中，几乎都含有钼，其含量一般小于1％。钼的主要作用是提高钢的热强性，是高温下固溶强化最有效的元素。但是，钼对钢的常温强度影响不大。 钼有石墨化倾向，可以加铬来防止，铬的脆化又利用钼来防止。因此，两者共存而制成一系列的铬钼钢，如12CrMo、15CrMo、lOCrMo910、X12CrMo91等。 (6)钒(V)。钒的主要作用是提高钢的热强性，其含量一般小于0．3％。钒形成细小弥散的碳化物，在650℃以下，有较高的稳定性，并可使其他元素如铬、钼、钨进入铁素体而强化。钒的作用效果由V／C值和热处理规范而定，V／C=4是理论上最佳的比值。 (7)钨(W)。钨的作用与钼相似，主要是提高钢的热强性，但其效果次于钼。近年来，钨钼复合用于耐热钢的有钢102等，其含钨量一般小于0．6％。 钨在钢中形成特殊耐磨的碳化物，使钢在550～600℃仍能保持极高的硬度，即钢的红硬性。钨是高速工具钢中的主要合金元素。 (8)钛(Ti)。钛的主要作用是提高钢的热强性。它是强碳化物形成元素，它与碳形成TiC，TiC在高温下极稳定，高于1000℃时钛才缓慢溶入铁素体中。 钛加入钼钢中可以防止石墨化，加入18—8型不锈钢中可以固定碳，消除晶界贫铬而防止晶间腐蚀。 (9)铌(Nb)。铌的作用与钛相似，它的碳化物在高温下极为稳定。铌加入低合金耐热钢中，一般小于0．2％，能显著增加钢的热强性，特别是铌钒复合使用，效果更佳。 (10)硼(B)。硼的突出作用是显著提高钢的淬透性。在耐热钢中，微量的硼可以显著提高钢的热强性、持久塑性。近年来，含硼的耐热钢(如钢102)中，硼的加入量不大于0．008％。微量的硼析集和吸附在晶界上，从而强化了晶界。 (11)稀土元素(Re或R)。稀土元素共有17个，它是一组活性极强的元素，加入钢中可以净化钢质并在钢中起合金化作用。稀土元素可以提高钢的热强性、抗氧化性、持久塑性、冲击韧性和抗蚀性等。 (12)镍(Ni)。镍的主要作用是使钢获得奥氏体组织，从而提高钢的抗蠕变能力。为了使钢获得奥氏体，必须加入较多的镍，因此，含镍的耐热钢几乎都是高合金钢。 镍能提高钢的强度而不明显降低塑性和韧性。镍能促进石墨化，因此，珠光体耐热钢中一般不加镍。镍能提高钢的抗酸、碱、盐、大气腐蚀的能力，但不能抗硝酸腐蚀和抗疲劳腐蚀。 (13)铜(Cu)。铜的主要作用是提高钢抗干燥大气腐蚀的性能，含0．2％～0．5％的铜与磷复合使用时，效果更佳。铜可提高钢的强度，略提高钢的抗氧化能力、疲劳极限和韧性。
解析
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