钢中微量元素的作用
碳(C):增加钢的强度和硬度,可锻性,降低韧性,加工性,易产生裂纹,如以化合物(碳化铁)存在时,含量越多,越脆硬。
锰(Mn):锰是良好的脱氧剂和脱硫剂。钢中一般都含有一一定量的锰,它能消除或减弱由于硫所引起的钢的热脆性,从而改※善钢的热加工性能。锰和铁形成固溶体,提高钢中铁素体和奥氏体的强度和硬度。锰稳定奥氏体组织的能力仅次于镍,也强烈增加钢的淬▅透性。
锰与硫形成熔点较高的MnS,可防止因Fes而导致的热脆现象。锰有增加钢晶粒粗化的倾向和回火脆性敏①感性。
硅(Si):硅能溶于铁素体→和奥氏体中提高钢的硬度和强度,其作用仅♀次于磷,较锰、镍、铬、钨、钼和钒等元素强。但硅超过3%时,将显著降低钢的塑◢性和韧性。
含硅的钢在氧化气氛中加热时,表面将形成一层siOz薄膜,从而提高钢在高温时的抗氧化性。硅能降低钢的焊接性能。因为与氧的亲合力硅比铁强,在焊接时容易生成低熔点的硅酸盐,增加熔渣和熔化金属的流动性,引起喷溅现象,影响焊缝质量。
硅是良好的脱氧剂。用铝脱氧时酌加一定量的硅,能显著提高铝的脱氧能力。
铬(er):铬能增加钢的二次硬化作用,可提高高碳钢的硬度和耐磨性而不使钢变脆。含量超过12%时,使钢具有良好的高温抗氧化性和耐氧化性介质腐蚀的作用,还增加钢的热强性。铬能提高碳素钢的轧制状态的强度和硬度,降低伸长率和断面收缩率。当铬含量超过15%时,强度和硬度将下降№,伸长率和断面收缩率则相应地有所提高。
镍(Ni):镍在钢中强化铁素体并细化珠光体,总的效果是提高强度,对塑性的影响不显著。镍可以提高钢对疲劳的抗力和减少钢对缺口的敏感性。镍降低钢的低温脆性转变温度,这对低温钢有极重要的意义。镍加入钢中不仅耐酸,而且也能抗碱,对大气及盐都有抗蚀能力。
钼(Mo):钼在钢中能提高淬透性和热强性,防止回火脆性,增加某些介质中的抗蚀
性。
钒(V):钒和碳、氨、氧有极强的亲和力,与之形成相应的稳定化合物。其主要作□用是细化钢的组织和晶粒,降低钢的过热敏感性,提高钢的强度和韧性。当在高温溶入固溶体时,增加淬透性;
铝(Al):铝主要用来脱氧和细化晶粒,提高钢在低温下的韧性。含量高时能提高钢的抗氧化性及在氧化性酸和H2s气体中的耐蚀性,铝在钢中固溶强化作用大。
在耐√热合金中,铝与镍形成化合物,从而提高热强性。
钛(Ti):由于钛和碳之间的亲和力远大于铬和碳之间的亲和力,在不锈钢中常用钛来固定其中的碳以消除铬在晶界处的贫化,从而消除或减轻钢的晶△间腐蚀。
在高铬不锈钢中通常须加入约5倍含碳量的钛,不但能提高钢的抗蚀性(主要抗晶间腐蚀)和韧性,还能阻止钢在高温时的晶粒▽长大倾向和改善钢的焊接性能铌mb):铌溶入到奥氏体时显著提高钢的淬透性。但以碳化物和氧化物微粒形态存在时,细化晶粒并降〗低钢的淬透性,能提高钢的冲击韧性并降低其脆性转变温度。当含量大于含碳∑量的8倍时,几乎可以固定钢中所有的碳,使钢具有很好的抗氢性能。在奥氏体钢中可以防止氧化介质对钢的晶间腐蚀。由于固定碳和沉淀硬化作用,能提高热强钢的高温性能。
铜(cu):铜在钢中的突●出作用是改善普通低合金钢的抗大气腐蚀性能,特别是和◥磷配合使用时,加入铜还能提高钢的强度和屈服比,而对焊接性能没有不利的影响。
氮(N):氮能部分溶于铁中,有固溶强化和提高淬透性,但不显著。由于氮化物在晶界上析出,能提高晶界高温☆强度,增加钢的蠕变强度。与钢中其他元素化合,有沉淀硬化作用,对钢抗蚀性能影◥响不显著。
氢(H):对合金钢有不利的影响,因其会≡造成焊道的开裂,增加脆硬性。
硫(s):提高硫和锰的含▃量,可改善√钢的切削性能,在易切削钢中硫作为有益元素加入。但硫在钢中偏析严重,恶化钢的质量,在高温下,降低钢的塑性,是一种有害元素。
磷(P):磷在钢中固溶强化和冷作硬化作用强。作为合金元素加入ξ低合金钢中,能提高其强度和钢的耐大气腐蚀性能,但能降低钢的塑性和韧性,致使钢在冷加工时容易脆裂,也即所谓“冷脆”现象。磷对焊『接性也有不良影响。
磷是有害元素,应严加控制,一般含量不大于( 0.030%—0.040%。