钢中常见元素对钢的各种性能影响.docx

1、????Si ??????? Si的熔点1410℃，是缩小γ相区、形成γ相圈的元素，在α铁和γ铁中的溶解度分别为18.5%及2.15%。 ??????? Si是钢中常见元素之一，Si和氧的亲和力仅次于铝和钛，而强于Mn、Cr、V。所以在炼钢中为常用的还原剂和脱氧剂。 ??????? 为保证质量，除沸腾钢的半冷静钢外，Si在钢中含量应不小于0.10%，作为合金元素一般不低于0.4% ??????? Si在钢中不形成碳化物，而是以固溶体的形态存在于铁素体或奥氏体中。Si固溶于铁素体和奥氏体中可起到提高它们的硬度和强度的作用，在常见元素中仅次于P，而较Mn、Ni、Cr、W、Mo、V等为强。但Si量超过3%，将显著降低钢的塑性、韧性和延展性。 ??????? 低Si含量对钢的抗腐蚀性能有显著增加作用。Si含量为15~20%的Si铁是很好的耐酸材料，对不同温度和浓度的硫酸、硝酸都很稳定。但在盐酸和王水的作用下稳定性很小，在HF酸中则不稳定。高Si铸铁之所以抗腐蚀，是由于当开头腐蚀时，在其表面形成致密的SiO2薄层，阻碍着酸的进一步向内侵蚀。 ??????? 含Si的钢在氧化气氛中加热时，表面也形成SiO2薄层，从而提高钢在高温时的抗氧化性。 ??????? 在Cr、Cr-Al、Cr-Ni、Cr-W等钢中加Si，都将提高它们的高温抗氧化性能。各种奥氏体不锈钢中加入约2%的Si，可以增加它们的高温不起皮性。Mn钢加Si也可以提高它的抗氧化性。但Si含量高时，钢的表面脱碳倾向加剧。 ??????? Si提高钢中固熔体的硬度和强度，从而提高钢的屈服强度和抗拉强度。在一般低合金钢中，Si还可以增加钢在自然条件下的耐腐蚀性，特殊时增高局部腐蚀的抗力。Si含量较高时，对焊接性不利，并易导致冷脆，还降低钢的被切削性；对中高碳钢回火时易产生石墨化。 2、????Mn ?????? Mn的熔点1244℃，扩大γ相区，形成无限固熔体。 ??Mn与硫形成MnS，是良好的脱氧剂和脱硫剂，可防止因硫而导致的热脆现象，从而改善钢的热加工性能。在工业用钢中一般都含有肯定数量的Mn。 ??Mn与Fe形成固溶体，提高钢中铁素体和奥氏体的硬度和强度；同时又是碳化物的形成元素，进入渗碳体中取代一部分铁原子。Mn在钢中由于降低临界转变温度，起到细化珠光体的作用，也间接起到提高珠光体钢强度的作用。 ??Mn还剧烈增加钢的沾透性。Mn含量较高时，有使钢晶粒粗化并增加钢的回火脆性的不利倾向。 ??Mn在钢中部分与铁互溶，形成固溶体（铁素体或奥氏体）部分和铁碳化合，形成渗碳体。 ??Mn对提凹凸碳和中碳珠光体钢的强度有显著的作用。但使钢的延展性有所降低。 ??Mn对钢的焊接性有不利影响。为改善钢的焊接性，应在许可的范围内适当降低钢的碳含量。焊接时也需采纳优质低氢焊条和相应的焊接工艺。 ??在一般低合金钢中，采用Mn可起到强化铁素体和细化珠光体的作用，以提高钢的强度，其含量一般在1~2%，含Mn的一般低合金钢进展非常快速。 3、? AL在钢中的作用 Al的熔点660℃，是剧烈缩小γ相区、形成γ相圈的元素，在α铁和γ铁中的最大溶解度分别为36%及0.6%，它与氮及氧的亲和力很强。 ??????? 铝在钢中的作用，一是作炼钢时的脱氧定氮剂，并细化晶粒，阻抑碳钢的时效，提高钢在低温下的韧性；二是作为合金元首加入钢中提高钢的抗氧化性、改善钢的电、磁性能，提高渗氮钢的耐磨性和疲惫强度等。因此，铝在不起皮钢、电热合金、磁钢和渗氮钢中，得到了广泛应用。在铁锰铝系合金中，铝作为主要合金加入耐热钢、低温钢和无磁钢中。铝可提高钢在氧化性酸中的耐蚀性。 ??????? 铝在铁素体及珠光体钢中，当铝含量较高时，其高温强度和韧性较低。 ??????? 铝和碳虽然可以化合成Al4C3和Al3C，但它和碳的亲和力小于铁和碳的亲和力，因此，在钢中一般不存在铝的碳化物。铝细化钢的本质晶粒，提高钢晶粒粗化的温度。 ??????? 由于铝细化钢的晶粒，固定钢中的氧和氮，因此可以减轻钢对缺口的敏感性，削减或消退刚的时效现象，并提高钢的冲击韧性，特殊是降低钢的脆性转变温度。 ??????? 当铝含量达到肯定量时，可使钢产生钝化现象，使钢在氧化性酸中具有抗蚀性。 ??????? 铝还提高钢对硫化氢的抗蚀作用。铝含量在4%左右的钢在温度不超过600℃时有较好的抗H2S侵蚀作用。 铝对于钢在水蒸汽、氮气、特殊是在氯气及其化合物气氛中的抗蚀作用是不利的。 在钢铁材料表面渡铝或渗铝，可提高其抗氧化性和在工业性和海洋性气份中的抗蚀性。 铝作为合金元素加入钢中，显著提高钢的抗氧化性，当铝与铬协作并用时，其抗氧化性可得到更大的提高。但使钢的焊接性变坏。 含铝的钢渗氮后，在钢件表面坚固地形成一层薄而硬的弥散分布的氮化铝层，从而提高其硬度和疲惫