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          49种元素对钢铁性能的影响!够不够全面?


          元素

          对钢铁性能的影响

          H(氢)

          H是一般?#31181;?#26368;有害的元素,?#31181;?#28342;有氢会引起钢的氢脆、白点?#28909;?#38519;。氢与氧、氮一样,在固态?#31181;?#28342;解度极小,在高温时溶入钢液,冷却时来不及逸出而积聚在组织中形成高压细微气孔,使钢的塑性、韧度和疲劳强度急剧降低,严重时会造成裂纹、脆断。“氢脆”主要出现在马氏体?#31181;校?#22312;铁氧体?#31181;?#19981;十分突出,一般与硬度和含碳量一起增加。

          另一方面,H能提高钢的磁导率,但?#19981;?#20351;矫顽力和铁损增加(加H后矫顽力可增大0.5~2倍)。

          B(硼)

          B在?#31181;?#30340;主要作用是增加钢的淬透性,从而节?#35745;?#20182;较稀贵的金属,与镍、铬、钼等。为了这一目的,其含量一般规定在0.001%~0.005%?#27573;?#20869;。它可以代替1.6%的镍、0.3%的铬或0.2%的钼,以硼代钼应注意,因钼能防?#22815;?#38477;低回火脆性,而硼却略有促进回火脆性的倾向,所以不能用硼将钼完全代替。

          中碳碳素?#31181;屑优穡?#30001;于提高了淬透性,可?#36141;?0mm以上的钢材调质后性能大为改?#30130;?#22240;此,可用40B和40MnB钢代替40Cr,可用20Mn2TiB钢代替20CrMnTi渗碳钢。但由于硼的作用随?#31181;?#30899;的含量的增加而减弱,甚?#26009;?#22833;,在选用含硼渗碳钢时,必须考虑到零件渗碳后,渗碳层的淬透性将低于芯部的淬透性的这一特点。

          弹簧钢一般要求完全淬透,通常弹簧面积不大,采用含硼钢有利。对高硅弹簧钢硼的作用波动?#27927;螅?#19981;便采用。

          硼和氮及氧有强的亲和力,沸腾?#31181;?#21152;入0.007%的硼,可以消除钢的时效现象。

          C(碳)

          C是仅次于铁的主要元素,它直接影响钢材的强度、塑性、韧性和焊接性能等。  

          当?#31181;?#21547;碳量在0.8%以下时,随着含碳量的增加,钢材的强度和硬度提高,而塑性和韧性降低;但当含碳量在1.0%以上时,随着含碳量的增加,钢材的强度反而?#38470;怠?/p>

          随着含碳量的增加,钢材的焊接性能变差(含碳量大于0.3%的钢材,可焊性显著?#38470;擔?#20919;脆性和时效敏感性增大,耐大气锈蚀性?#38470;怠?/p>

          N(氮)

          N对钢材性能的影响与碳、磷相?#30130;?#38543;着氮含量的增加,可使钢材的强度显著提高,塑性特别是韧性也显著降低,可焊性变差,冷脆性加剧;同时增加时效倾向及冷脆性和热脆性,损坏钢的焊接性能及冷弯性能。因此,应该尽量减小和限制?#31181;?#30340;含氮量。一般规定氮含量应不高于0.018%。

          氮在铝、铌、钒等元素的配合下可?#32422;?#23569;其不利影响,改善钢材性能,可作为低合金钢的合金元素使用。有些牌号的不锈钢,适当增加N的含量,可?#32422;?#23569;Cr的使用量,可以有效降?#32479;殺尽?/p>

          O(氧)

          O在?#31181;?#26159;有害元素。它是在炼钢过程中自然进入?#31181;?#30340;,尽管在炼钢末期要加入锰、硅、铁和铝进?#22411;?#27687;,但不可能除尽。钢水凝固期间,溶液中氧和碳反应会生成一氧化碳,可以造成气泡。氧在?#31181;?#20027;要以FeO、MnO、SiO2、Al2O3等?#24615;有?#24335;存在,使钢的强度、塑性降低。尤其是对疲劳强度、冲击韧性等有严重影响。

          氧会?#26500;韙种?#38081;损增大,磁导率及磁感强度减弱,磁时效作用加剧。

          Mg(镁)

          镁能使?#31181;屑性?#29289;数量减少、尺寸减小、分布均匀、形态改善等。微量镁能改善轴承钢的碳化物尺寸及分布,含镁轴承钢的碳化物颗粒细小均匀。当镁含量为0.002%~0.003% ,其抗拉强度和屈服强度增加5%以上,塑性基本保持不变。

          Al(铝)

          铝作为脱氧剂或合金化元素加入?#31181;校?#38109;脱氧能力比硅、锰强得多。铝在?#31181;?#30340;主要作用是细化晶粒、固定?#31181;?#30340;氮,从而显著提高钢的冲击韧性,降低冷脆倾向和时效倾向性。如D级碳素结构钢要求?#31181;?#37240;溶?#26753;?#37327;不小于0.015%,深冲压用冷轧薄钢板08AL要求?#31181;?#37240;溶?#26753;?#37327;为0.015%―0.065%。

          铝还可提高钢的抗腐蚀性能,特别是与钼、铜、硅、铬等元素配合使用时,效果更好。

          铬钼钢和铬?#31181;?#21547;Al可增加其耐磨性。高碳工具?#31181;蠥l的存在可使产生淬火脆性。铝的缺点是影响钢的热加工性能、焊接性能和切削加工性能。

          Si(硅)

          Si是炼钢过程中重要的还原?#26753;?#33073;氧?#31890;?#23545;于碳?#31181;?#30340;很多材质来说,都含有0.5%以下的Si,这些Si一般是由于炼钢过程中作为还原?#26753;?#33073;氧剂而带入的。

          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、钒等元素强。但含硅量超过3%时,将显著降低钢的塑性和韧性。硅能提高钢的弹性极限、屈服强度和屈服比(σs/σb),以及疲劳强度和疲劳比(σ-1/σb)等。这是硅或硅锰钢可作为弹簧?#31181;?#30340;缘故。

          硅能降低钢的密度、热导率和电导率。能促使铁素体晶粒粗化,降低矫顽力。有减小晶体的各向异性倾向,使磁化容易,磁阻减小,可用来生产电工用钢,所以硅钢片的磁阻滞损耗较低。硅能提高铁素体的导磁率,使钢片在较弱磁场下有较高的磁感强度。但在强磁场下硅降低钢的磁感强度。硅因有强的脱氧力,从而减少了铁的磁时效作用。

          含硅的钢在氧化气氛中加热时,表面将形成一层SiO2薄膜,从而提高钢在高温时的抗氧化性。

          硅能促使铸?#31181;?#30340;柱状晶成长,降低塑性。硅钢若加热时冷却较快,由于热导率低,钢的内部和外部温差?#27927;螅?#22240;而断裂。

          硅能降低钢的焊接性能。因为与氧的结合能力硅比铁强,在焊接时容易生成低熔点的硅酸盐,增加熔渣和融化金属的流动性,引起喷溅现象,影响焊接质量。硅是良好的脱氧剂。用铝脱氧时酌情加一定量的硅,能显著提高率的脱氧性。硅在?#31181;?#26412;来就有一定的残存,这是由于炼铁炼钢时作为原料带入的。在沸腾?#31181;校?#30789;限制在<0.07%,有意加入时,则在炼钢时加入硅铁合金。

          P(磷)

          P是由矿石带入?#31181;?#30340;,一般说磷?#24425;?#26377;害元素。磷虽能使钢材的强度、硬度增高,但引起塑性、冲击韧性显著降低。特别是在低温时,它使钢材显著变脆,这种现象称"冷脆"。冷脆使钢材的冷加工及焊接性变坏,含磷愈高,冷脆性愈大,故?#31181;?#23545;含磷量控?#24179;?#20005;。高级优质钢:P<0.025%;优质钢:P<0.04%;普通钢:P<0.085%。

          P的固溶强化及冷作?#19981;?#20316;用很好,与铜联合使用,提高低合金高强度钢的耐大气腐蚀性能,但降低其冷冲压性能,与硫、锰联合使用,改善切削性,增加回火脆性及冷脆敏感性。

          磷可提高比电阻,且由于容易粗晶而可使矫顽力和涡流损失降低,于磁感而言,则在弱中磁场?#38109;?#21547;量高的钢磁感会提高,含P硅钢的热加工也并不困难,但由于它会?#26500;?#38050;具冷脆性,含量≯0.15%(如冷轧电机用硅钢含P=0.07~0.10%)。

          磷是强化铁素体作用最强的元素。(P对硅钢再结晶温度和晶粒长大的影响将超过同等硅含量作用的4~5倍。)

          S(硫)

          硫来?#20174;?#28860;钢的矿石与燃料焦炭。它是?#31181;?#30340;一种有害元素。硫以硫化铁(FeS)的形态存在于?#31181;校現eS和Fe形成低熔点(985℃)化合物。而钢材的热加工温度一般在1150~1200℃以上,所?#32536;?#38050;材热加工时,由于FeS化合物的过早熔化而导致工件开裂,这种现象称为“热脆?#34180;?#38477;低钢的延展性和韧性,在锻造和轧制时造成裂纹。硫对焊接性能也不利,降低耐腐蚀性。高级优质钢:S<0.02%~0.03%;优质钢:S<0.03%~0.045%;普通钢:S<0.055%~0.7%以下。

          由于其切屑发脆而可得到非常光泽的表面,所以可用于制要求负荷不大而具高表面光洁度的?#31181;?#20214;(名为快削钢),(如Cr14)有意加进少量的硫(=0.2~0.4%)。 ?#25215;?#39640;速钢工具钢进行硫化表面。

          K/Na(钾/?#30130;?/p>

          钾/钠可作为变质剂使白口铁中碳化物团球化,使白口铁(以及莱氏体钢))在保持原有硬度的条件下, 韧性提高二倍以上;使球墨铸铁的组织细化、蠕铁的处理过程稳定化;是强烈的促进奥氏体化的元素,例如,它可使奥氏体锰钢的锰/碳?#21364;?0:1~13:1降至4:1~5:1。

          Ca(?#30130;?/p>

          ?#31181;?#21152;钙能细化晶粒,部分脱硫,并改变非金属?#24615;?#29289;的成分、数量和形态。与?#31181;?#21152;稀土的作用基本相似。

          改善钢的耐蚀性、耐磨性、耐高温和低温性能;提高了钢的冲击韧性、疲劳强度、塑性和焊接性能;增加了钢的冷镦性、防震性、硬度和接触持久强度。

          铸?#31181;?#21152;钙使钢水流动性大为提高;铸件表面光洁度得到改善, 铸件中组织的各向异性得以消除;其铸造性能、抗热裂性能、机械性能和切削加工性能均有不同程度的增加。

          ?#31181;?#21152;钙能改善抗氢?#38109;?#32441;性能?#28034;?#23618;?#27492;?#35010;性能,可延长设备、工具的使用

          寿命。钙加入母合金中可用作脱氧?#26753;?#23381;育?#31890;?#24182;起微合金化作用。

          Ti(钛)

          钛和氮、氧、碳都有极强的亲和力,与硫的亲和力比铁强,是一种良好的脱氧去气?#26753;?#22266;定氮和碳的有效元素。钛虽然是强碳化物形成元素,但不和其他元素联合形成复合化合物。碳化钛结合力强,稳定,不易分解,在?#31181;?#21482;有加热到1000℃以上才能缓慢地溶入固溶体中。

          在未溶入之前,碳化钛微粒有阻止晶粒长大的作用。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?#31181;?#24120;用钛来固定其中的?#23478;?#28040;除铬在晶界处的贫化,从而消除或减轻钢的晶间腐蚀。

          钛?#24425;?#24378;铁氧体形成元素之一,强烈的提高了钢的A1和A3温度。钛在普通低合金?#31181;?#33021;提高塑性和韧性。由于钛固定了氮和硫并形成碳化钛,提高了钢的强度。经正火使晶粒细化,析出形成碳化物可使钢的塑性?#32479;?#20987;韧性得到显著改?#30130;?#21547;钛的合金结构钢,有良好的力学性能和工艺性能,主要缺点是淬透性?#22278;睢?/p>

          在高铬不锈?#31181;型?#24120;需加入约5倍碳含量的钛,不但能提高钢的抗蚀性(主要?#24378;?#26230;间腐蚀)和韧性;还能组织钢在高温时的晶粒长大倾向和改善钢的焊接性能。

          V(钒)

          钒和碳、?#34180;?#27687;有极强的亲和力,与之形成相应的稳定化合物。钒在?#31181;?#20027;要以碳化物的形式存在。其主要作用是细化钢的组织和晶粒,降低钢的强度和韧性。当在高温溶入固溶体时,增加淬透性;反之,如以碳化物形式存在时,降低淬透性。钒增加淬火钢的回火稳定性,并产生二次?#19981;?#25928;应。?#31181;?#30340;含钒量,除高速工具钢外,一般均不大于0.5%。

          钒在普通低碳合金?#31181;?#33021;细化晶粒,提高正火后的强度和屈服比及低温特性,改善钢的焊接性能。

          钒在合金结构?#31181;?#30001;于在一般热处理条件下会降低淬透性,?#35797;?#32467;构?#31181;?#24120;和锰、铬、钼以及钨等元素联合使用。钒在调质?#31181;?#20027;要是提高钢的强度和屈服比,细化晶粒,捡的过热敏感性。在渗碳?#31181;?#22240;能细化晶粒,可使钢在渗碳后直接淬火,不需二次淬火。

          钒在弹簧钢和轴承?#31181;?#33021;提高强度和屈服比,特别是提高比例极限和弹性极限,降低热处理时脱碳敏感性,从而提高了表面质量。五铬含钒的轴承钢,碳化弥散度高,使用性能良好。

          钒在工具?#31181;?#32454;化晶粒,降低过热敏感性,增加回火稳定性和耐磨性,从而延长了工具的使用寿命。

          Cr(铬)

          铬能增加钢的淬透性并有二次?#19981;?#30340;作用,可提高碳钢的硬度和耐磨性而不使钢变脆。含量超过12%时,使钢有良好的高温抗氧化性和耐氧化性腐蚀的作用,还增加钢的热强性。铬为不锈钢耐酸钢及耐热钢的主要合金元素。

          铬能提高碳素钢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?#38470;擔?#20280;长率和断面收缩?#35797;?#30456;应地有所提高。含铬钢的零件经研磨容易获得较高的表面加工质量。

          铬在调质结构中的主要作用是提高淬透性,使钢经淬火回火后具有较好的综合力学性能,在渗碳?#31181;?#36824;可以形成含铬的碳化物,从而提高材料表面的耐磨性。

          含铬的弹簧钢在热处理时不易脱碳。铬能提高工具钢的耐磨性、硬度和红硬性,有良好的回火稳定性。在电热合金中,铬能提高合金的抗氧化性、电阻和强度。

          Mn(锰)

          Mn能提高钢材强度:由于Mn价格相对便宜,且能与Fe无限固溶,在提高钢材强度的同时,对塑性的影响相对较小。因此,锰?#36824;?#27867;用于?#31181;?#30340;强化元素。可以说,基本上所有碳?#31181;校?#37117;含有Mn。我们常见的冲压软钢,双相钢(DP钢),相变诱导塑性钢(TR钢),马氏体钢(MS钢),都含有锰元素。一般,软?#31181;?#30340;Mn含量不会超过0.5%;高强?#31181;?#30340;Mn含量会随着强度级别的升高而升高,例如马氏体钢,锰含量可高达3%。

          Mn提高钢的淬透性,改善钢的热加工性能:比?#31995;?#22411;的例子是40Mn和40号钢。

          Mn能消除S(硫)的影响:Mn在钢铁冶炼中可与S形成高熔点的MnS,进而消弱和消除S的不良影响。

          但是,Mn的含量?#24425;?#19968;把双刃剑。Mn含量并不是越高越好。锰含量的增高,会降低钢的塑性以及焊接性能。

          Co(钴)

          钴多用于特殊的钢和合金中,含钴的高速钢有高的高温硬度,与钼同时加入马氏体时效?#31181;锌?#20197;获得超高硬度和良好综合力学性能。此外,钴在热强钢和磁性材料中?#24425;?#37325;要的合金元素。

          钴降低钢的淬透性,因此,单独加入碳素?#31181;?#20250;降低调质后的综合力学性能。钴能强化铁素体,加入碳素?#31181;校?#22312;退火或正火状态下能提高钢的硬度、屈服点?#28034;?#25289;强度,对伸长率和断面收缩率有不利的影响,冲击韧性也随着钴含量的增加而降低。由于钴具有抗氧化性能,在耐热钢和耐热合金中得到应用。钴基合金?#35745;新种?#26356;显示了它特有的作用。

          Ni(镍)

          镍的有益作用是:高的强度、高的韧性和良好的淬透性、高电阻、高的耐腐蚀性。

          一方面既强烈提高钢的强度,另方面?#36136;?#32456;使铁的韧性保持极高的水平。其变脆温度则极低。(当镍<0.3%时,其变脆温度即达‐100℃以下,当Ni量增高时,约4~5%,其变脆温度竞可降至‐180℃。所以能同时提高淬火结构钢的强度和塑性。含Ni=3.5%,无Cr钢可空淬,含Ni=8%的Cr钢在很小冷速下?#37096;?#36716;变为M体。

          Ni的晶格常数与γ‐铁相近,所以可成连续固溶体。这就有利于提高钢的淬硬性,Ni可降低临界点并增?#24433;?#27663;体的稳定性,所以其淬火温度可降低,淬透性好。一般大断面的厚重件都用加Ni钢。当它同Cr、W或Cr、Mo结合的时候,淬透性尤可增高。镍钼钢还具有很高的疲?#22270;?#38480;。(Ni钢有良好的耐热疲劳性,工作在冷热反复。σ、αk高)

          在不锈?#31181;?#29992;Ni,是为了使钢具有均匀的A体组织,以改善耐蚀性。有Ni钢一般不易过热,所以它可阻止高温时晶粒的增长,仍可保持细晶粒组织。

          Cu(铜)

          铜在?#31181;?#30340;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?#30528;?#21512;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。含铜0.20%~0.50%的钢轨钢(U-Cu),除耐磨外其耐腐蚀寿命为一般碳素钢轨的2-5倍。

          铜含量超过0.75%时,经固溶处理和时效后,可产生时效强化作用。含量低时,其作用与镍相?#30130;?#20294;较弱。含量较高时,对热变形加工不利,在热变形加工时导致铜脆现象。2%~3%铜在奥氏体不锈?#31181;锌?#20197;对硫酸、磷酸及盐酸等抗腐蚀性能及对应力腐蚀的稳定性。

          Ga(镓)

          镓在?#31181;?#26159;封闭?#20204;?#30340;元素。微量镓易固溶于铁素体中,形成代位?#28966;?#28342;体。它不是碳化物形成元素,同时也不形成氧化物、氮化物、硫化物。在γ+a?#36739;?#21306;时,微量镓易于?#24433;?#27663;体向铁素体扩散,它在铁素体中浓度高。微量镓对钢的力学性能的影响主要是固溶强化。镓对钢的耐腐蚀性有很小的改善作用。

          As(砷)

          矿石中的砷在烧结过程中只能除去一部分,?#37096;?#20197;用?#28982;荷?#26041;法去除,砷在高炉冶炼过程中全部还原进入生铁中,?#31181;?#21547;砷大于0.1%以上时,使钢增加脆性并?#36141;?#25509;性能变坏。应控制矿石中砷含量,要求矿石中含砷量不应超过0.07%。

          砷有提高低碳圆钢屈服点σs、抗拉强度σb 和降低?#30001;?#29575;δ5的倾向,降低普碳圆钢常温冲击韧性Akv的作用较明显。

          Se(硒)

          硒可以改善碳素钢、不锈钢和铜的切削加工性能,零件表面光洁。

          高磁感取向硅?#31181;?#24120;以MnSe2作?#31181;萍粒琈nSe2有益?#24615;?#35201;比 MnS 有益?#24615;?#23545;初次再结晶晶粒长大的?#31181;?#20316;用更强、更有利于促进二次再结晶晶粒择优长大,从而可获得高取向(110)[001]织构。

          Zr(锆)

          锆是强碳化物形成元素,它在?#31181;?#30340;作用与铌、钽、钒相似。加入少量锆有脱气、净化和细化晶粒作用,有利于钢的低温性能,改善冲压性能,它常用于制造?#35745;?#21457;动机和弹道导弹结构使用的超高强度钢和镍基高温合金中。

          Nb(铌)

          铌常和钽?#37319;?/span>,它们在?#31181;?#30340;作用相近。铌和钽部分溶入固溶体,起固溶强化作用。溶入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式存在时,细化晶粒并降低钢的淬透性。它能增加钢的回火稳定性,有二次?#19981;?#20316;用。微量铌可以在不影响钢的塑性或韧性的情况下提高钢的强度。由于有细化晶粒的作用,能提高钢的冲击韧性并降低其脆性转变温度。当含量大于碳的8倍时,?#36127;?#21487;以固定?#31181;?#25152;有的碳,使钢具有良好的抗氢性能。在奥氏体?#31181;锌?#20197;防止氧化介质对钢的晶间腐蚀。由于固定碳?#32479;?#28096;?#19981;?#20316;用,能提高热强钢的高温性能,如蠕变强度等。

          铌在建筑用普通低合金?#31181;?#33021;提高屈服强度?#32479;?#20987;韧性,降低脆性转变温度有益焊接性能。在渗碳及调质合金结构?#31181;性?#22686;加淬透性的同时。提高钢的韧性和低温性能。能降低低碳马氏体耐热不锈钢的空气?#19981;?#24615;,避免?#19981;?#22238;火脆性,提高蠕变强度。

          Mo(钼)

          钼在?#31181;?#33021;提高淬透性和热强性,防?#22815;?#28779;脆性,增加剩磁和矫顽力以及在?#25215;?#20171;质中的抗蚀性。

          在调质?#31181;校?#38076;能使?#27927;?#26029;面的零件淬深、淬透,提高钢的?#22815;?#28779;性或回火稳定性,使零件可以在较高温度下回火,从而更有效地消除(或降低)残余应力,提高塑性。

          在渗碳?#31181;?#38076;除了具有上述作用外,还能在渗碳层中降低碳化物在晶界上形成连续网状的倾向,减少渗碳层中残留的奥氏体,相对地增加了表面层的耐磨性。

          在锻模?#31181;校?#38076;还能保持钢有比较稳定的硬度,增加对变形。开裂和磨损等的抗力。

          在不锈耐酸?#31181;校?#38076;能进一步提高对有机酸(如蚁酸、醋酸、草酸等)以及过氧化氢、硫酸、亚硫酸、硫酸盐、酸性染料、漂白粉液等的抗蚀性。特别是由于钼的加入,防止了氯离子的存在所产生的点腐蚀倾向。含1%左右钼的W12Cr4V4Mo高速钢具有耐磨性、回火硬度和红硬性等。

          Sn(锡)

          锡一直作为?#31181;?#30340;有害杂质元素,它影响钢材质量,尤其是连铸坯质量,使钢产生热脆性、回火脆性,产生裂纹和断裂,影响钢的焊接性能,是钢铁“五害”之一。然而锡在电工钢、铸铁、易切削?#31181;?#21364;有很重要的作用。

          硅钢晶粒的尺寸大小与锡的偏析有关,锡的偏析阻碍了晶粒的长大。锡含量越高,晶粒析出量越大,有效阻碍晶粒的长大。锡含量越高,晶粒析出量越大,阻碍晶粒长大能力?#35282;浚?#26230;粒越小,铁损越少。锡可以改变硅钢的磁性,提高取向硅钢成品中的有利织构{100}强度,磁感应强度明显增加。

          当铸铁中含有少量锡时,即能改善其耐磨性,又可影响铁水的流动性。珠光体球磨铸铁具有高强度、高耐磨性,为了得到铸态珠光体,熔炼时在合金液中加入锡。由于锡是阻碍石墨球化的元素,所以要控制加入量。一般控制在≤0.1%。

          易切削钢可分为硫系、钙系、铅?#23548;?#22797;合易切削钢。锡有着往?#24615;?#29289;和缺陷附近偏聚的明显倾向。锡并不能改变?#31181;?#30827;化物?#24615;?#30340;形状,而是通过晶界和相界的偏析来提高脆性,改善钢材易切削性能,锡含量>0.05%时,钢材有很好的切削性。

          Sb(锑)

          高磁感取向硅?#31181;?#21152;Sb后,初次再结晶及二次再结晶晶粒尺寸细化,二次再结晶组织更为完?#30130;?#30913;性改善。含Sb钢在冷轧及脱碳退火后,,在其织构组?#31181;?有利于发展二次再结晶的组分{110}〈115〉或{110}〈001〉增强,二次晶校数量增多。

          含Sb建筑焊接?#31181;校?#22885;氏体温度下,?#31181;?#30340;Sb在Mn S?#24615;?#29289;处以及沿原奥氏体晶界处析出,增加在Mn S?#24615;?#29289;?#32454;?#38598;析出,可使钢的组织得到细化并提高韧性。

          W(钨)

          钨在?#31181;?#38500;形成碳化物外,部分地溶入铁中形成固溶体。其作用与钼相?#30130;?#25353;质量分数计算,一般效果不如钼显著。钨在?#31181;?#20027;要样?#38469;?#22686;加回火稳定性、红硬性、热强性以及由于形成碳化物而增加的耐磨性。因此它的主要用于工具钢,如高速钢、热锻模具用钢等。

          钨在优质弹簧?#31181;?#24418;成难熔碳化物,在较高温度回火时,能?#33322;?#30899;化物的聚集过程,保持较高的高温强度。钨还可以降低钢的过热敏感性、增加淬透性和提高硬度。65SiMnWA弹簧钢热轧后空冷就具有很高的硬度,50mm2截面的弹簧钢在油中即能淬透,可作承受大负荷、耐热(不大于350℃)、受冲击的重要弹簧。30W4Cr2VA高强度耐热优质弹簧钢,具有大的淬透性,1050~1100℃淬火,550~650℃回火后抗拉强度达1470~1666Pa。它主要用于制造在高温(不大于500℃)条件下使用的弹簧。

          由于钨的加入,能显著提高钢的耐磨性和切削性,所以,钨是合金工具钢的主要元素。

          Pb(铅)

          铅可以改善切削加工性。铅系易切削钢有良好的力学性能和热处理性。由于污?#20928;?#22659;以及在废钢回收熔炼过程中的有害作用,铅有被逐渐替代的趋势。

          铅与铁难以形成固溶体或化合物,易以球状偏聚于晶界,是钢在200~480℃产生脆性及焊缝产生裂纹的根?#31895;?#19968;。

          Bi(铋)

          在易切削?#31181;?#21152;入0.1~0.4的铋,可改善钢的切削性能。当铋均匀分散在?#31181;?#26102;,微粒铋与切削工具接触后熔化,起润滑剂作用,并且使切削断裂,避免过热,从而可提高切削转速。最近已大量在不锈?#31181;?#28155;加铋,以改善不锈钢的切削性能。

          Bi在易切削?#31181;?#20197;3种形态存在:单独存在于钢基体中、被硫化物包裹和介于钢基体与硫化物之间。S-Bi易切削?#31181;?#38189;中,MnS?#24615;?#29289;的变?#28201;?#38543;Bi含量增加而降低。?#31181;蠦i金属在钢锭锻造过程中可起到?#31181;?#30827;化物变形的作用。

          在铸铁中加入0.002-0.005%的铋,可改善可锻铸铁的铸造性能,增?#24433;?#21475;倾向和缩短退火时间,零件的?#30001;?#24615;能变优。在球墨铸铁中加入0.005%的铋可改善其抗震性?#28034;?#25289;伸性。在钢铁中添加铋存在一定?#35759;齲?#22240;为在1500℃时铋已大量挥发,难以均匀地将铋渗到钢铁中去。目前国外用熔点1050℃的Bi- Mn合盘代替铋作添加?#31890;?#20294;铋的利用率仍仅有20%左右。

          新日铁、浦项制铁、川崎制铁等企业先后提出加Bi可明显提高取向硅钢B8值。据统计,新日铁、JFE加Bi生产高磁感取向硅钢的发明总数已超过百项,加Bi后,磁感达到1.90T以上,最高时达到1.99T。

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          稀土

          一般所说的稀土元素,是指元素周期表?#24615;有?#25968;从57号至71号的镧系元素(镧、铈、镨、?#31232;?#38071;、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥)加上21号钪和39号?#30130;?#20849;17个元素。他们的性质接近,不易分离。未分离的叫混合稀?#31890;?#27604;较便宜,稀土在?#31181;锌?#20197;脱氧,脱硫,微合金化也能改变稀?#33391;性?#29289;的变形能力。尤其是在一定程度上对脆性的Al2O3起变性作用,可改善大部分?#31181;?#30340;疲劳性能。

          稀土元素像Ca、Ti、Zr、Mg、Be一样,它是硫化物最有效的变形剂。在?#31181;?#21152;入适量的RE能使氧化物和硫化物?#24615;?#29289;变成细小分散的球状?#24615;?#29289;从而消除MnS等?#24615;?#30340;危害性。在生产?#23548;?#20013;,硫在?#31181;?#20197;FeS、MnS形式存在,当?#31181;蠱n高时,MnS的形成倾向就高。虽然其熔点较高能避免热脆的产生,但MnS在加工变形时能沿着加工方向?#30001;?#25104;带状,钢的塑性,韧性,及疲劳强度显著降低,因此?#31181;?#21152;入RE进行变形处理比较必须的。

          稀土元素?#37096;?#20197;提高钢的抗氧化性?#28034;?#33104;蚀性。抗氧化性的效果超过硅、铝、钛等元素。它能改善钢的流动性,减少非金属?#24615;櫻?#20351;钢组织致密、纯净。

          稀土在?#31181;?#30340;作用主要有净化,变质和合金化。随着氧硫含量逐渐控?#30130;?#20256;统的净化钢水和变?#39318;?#29992;日益减弱,代之而起的更完善的洁净化?#38469;?#21644;合金化作用。

          稀土元素在铁铬铝合金?#24615;?#21152;合金的抗氧能力,在高温下保持钢的细晶粒,提高高温强度,因而使电热合金的寿命得到显著提高。



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