不锈钢各元素的作用Microsoft Word 文档

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铬;能提高钢的淬透性和耐磨*,能改善钢的抗腐蚀能力和抗氧化作用.

钛;能细化钢的晶粒组织,从而提高钢的强度和韧*.在不锈钢中,钛能消除或减轻钢的晶间腐蚀现象.

镍;能提高钢的强度和韧*,提高淬透*.含量高时,可显著改变钢和合金的一些物理性能,提高钢的抗腐蚀能力.

铬: 产生钝化膜,阻碍阳极反应,提高钢的电极电位,提高钢的抗化学腐蚀性能.

镍:扩大γ区,降低钢的Ms点(室温下)使钢在室温下有单奥氏体组织

钛:阻止(Cr,Fe)23C3 在晶界上析出,消除钢的”晶间腐蚀)倾向

铬使钢具有良好的高温抗氧化性和耐氧化介质腐蚀的作用;

镍使钢不仅能耐酸,而且能抗碱的腐蚀,对大气及盐都有抗蚀能力;

钛使钢具有抗晶间腐蚀能力。

C r 是强化元素,少量加入Cr就能提高钢的抗H2S,NH3,CO2,H2O,HNO3, 高温高压H2及抗大气,海水腐蚀的能力.Cr能防止钢脱碳,在钢表面形成致密的氧化膜,故能提高钢的高温氧化性介质中的耐蚀*,但是Cr不能提高钢的抗碱,氯化物和硝酸盐腐蚀的能力.

Ni可强化铁素体,改善钢的抗低温冲击性能.能提高对酸,碱和海水的耐腐蚀能力,也能增强耐大气腐蚀及抗腐蚀疲劳的能力,但是在耐H2S腐蚀方面,Ni是有害元素. 无助于抗高温高压H2的腐蚀.反而易使钢产生腐蚀破裂.

了解一下各种元素对不锈钢的性能和组织的影响。

1.铬——是构成不锈钢的基本元素。

铬是决定不锈钢耐腐蚀性能的最基本元素。在氧化性介质中,铬能使钢的表面很快形成一层实际为腐蚀介质不能透过和不溶解的富铬的氧化膜,这层氧化膜很致密,并与金属基本结合得很牢固,保护钢免受外界介质进一步氧化浸蚀;铬还能有效地提高钢的电极电位。当含铬量不低于12.5%原子时,可使钢的电极电位发生突变,由负电位升到正的电极电位。因而可显著提高钢的耐蚀性。铬的含量越高,钢的耐蚀性能越好。当含铬量达到25%、37.5%原子时,会发生第二次第三次的突变,使钢具有更高的耐腐蚀性能。

2.镍——单独不能构成不锈钢

镍对不锈钢耐腐蚀的影响,只有它与铬配合时才能充分显示出来。因为,低炭镍钢要获得纯奥氏体组织,含镍量需达24%;要使钢在某些介质中的耐腐蚀性能显著改变,含镍量需在27%以上。所以,镍不能单独构成不锈钢。而在含铬18%的钢中加入9%的镍,就能使钢在常温下获得单一奥氏体组织,并可以提高钢对非氧化性介质(如:稀硫酸、盐酸、磷酸等)的耐蚀*,并能改善钢的焊接和冷弯等的工艺性能。

3.锰和氮——可代替铬镍不锈钢中的镍

锰和氮在不锈钢中有镍相仿的作用。锰的稳定奥氏体作用为镍的二分之一,而氮的作用比镍大很多,约为镍的40倍左右。因而锰和氮可代镍获得单一的奥氏体组织。但锰的加入会使含铬低的不锈钢耐蚀性降低。同时,高锰奥氏体钢不易加工。因此,在不锈钢中不单独使用锰,只用部分代替镍。

4.碳——在不锈钢中具有两重*

碳在不锈钢中的含量及其分布的形式,在很大程度上左右着不锈钢的性能和组织:一方面碳是稳定奥氏体元素,并作用的程度很大,约为镍的30倍,含碳量高的(马氏体)不锈钢,完全可以接受淬火强化,从而在机械性能方面可大大提高它的强度;另一方面由于碳和铬的亲和力很大,在不锈钢中要占用十七倍碳量的铬与它结合成碳化铬。随着钢中含碳量的增加,则与碳形成碳化物的铬越多,从而显著降低钢的耐蚀性。所以,从强度与耐腐蚀性能两方面来看,碳在不锈钢中的作用是互相矛盾的。在实际应用中,为了达到耐腐蚀的目的,不锈钢的含碳量一般较低,在大多在0.1%左右,为了进一步提高钢的耐腐蚀能力,特别是抗晶间腐蚀的能力,常采用超低碳的不锈钢,含碳量在0.03%甚至更低;但用于制造滚动轴承、弹簧、工具等不锈钢,由于要求有高的硬度和耐磨*,因而含碳量较高,一般均在0.85~1.00%之间。如9Cr18钢等。

7.硅和铝——能提高不锈钢的抗氧化能力

硅对提高铬钢抗氧化能力的作用很显著,含5%铬及1%硅的钢,抗氧化的能力可与12%铬钢相等。如使钢在1000℃能抵抗氧化,含0.5%硅时需要22%的铬,如加入2.5~3%的硅以后,只需要12%的铬就可以了。有资料还介绍,向Cr15Ni20的铬镍钢中加2.5%的硅,抗氧化性能可相当Cr15Ni60的铬镍合金。

向高铬钢中加铝也能使抗氧化性能显著提高,它的作用与加硅的功能相仿。

向高铬钢中加硅和铝的目的:一是为了进一步提高钢的抗氧化性能,二是为了节约用铬。

硅和铝对提高铬钢抗氧化性能的作用虽然很大,但也有很多缺点。最主要的是它使钢的晶粒粗化和脆性倾向增大。

就这五个钢号来说由于含碳量不同,强度与耐腐蚀性能也是有区别的,0Cr13

~2Crl3钢的耐腐蚀性较好但强度低于3Crl3和4Cr13钢,多用于制造结构零件,后

两个钢号由于含碳较高而可获得高的强度多用于制造弹簧、刀具等要求高强度及耐

磨的零件。又如为了克服18-8铬镍不锈钢的晶间腐蚀,可以将钢的含碳量降至0.

03%以下,或者加入比铬和碳亲和力更大的元素(钛或铌),使之不形成碳化铬,

再如当高硬度与耐磨性成为主要要求时,我们可以在增加钢的含碳量的同时适当地

提高含铬量,做到既满足硬度与耐磨性的要求,又兼顾—定的耐腐蚀功能,工业上

用作轴承、量具与刃具有不锈钢9Cr18和9Cr17MoVCo钢,含碳量虽高达0.85~0.95

%,由于它们的含铬量也相应地提高了,所以仍保证了耐腐蚀的要求。

总的来讲,目前工业中获得应用的不锈钢的含碳量都是比较低的,大多数不锈

钢的含碳量在0.1~0.4%之间,耐酸钢则以含碳0.1~0.2%的居多。含碳量大于0

.4%的不锈钢仅占钢号总数的一小部分,这是因为在大多数使用条件下,不锈钢总

是以耐腐蚀为主要目的。此外,较低的含碳量也是出于某些工艺上的要求,如易于

焊接及冷变形等。

1-3. 镍在不锈钢中的作用是在与铬配合后才发挥出来的

镍是优良的耐腐蚀材料,也是合金钢的重要合金化元素。镍在钢中是形成奥氏

体的元素,但低碳镍钢要获得纯奥氏体组织,含镍量要达到24%;而只有含镍27%

目前,已知的化学元素有100多种,在工业中常用的钢铁材料中可以遇到的化学

元素约二十多种。对于人们在与腐蚀现象作长期斗争的实践而形成的不锈钢这一特殊钢系列来说,最常用的元素有十几种,除了组成钢的基本元素铁以外,对不锈钢的性能与组织影响最大的元素是:碳、铬、镍、锰、硅、钼、钛、铌、钛、锰、氮、铜、钴等。这些元素中除碳、硅、氮以外,都是化学元素周期表中位于过渡族的元素。实际上工业上应用的不锈钢都是同时存在几种以至十几种元素的,当几种元素共存于不锈钢这一个统一体中时,它们的影响要比单独存在时复杂得多,因为在这种情况下不仅要考虑各元素自身的作用,而且要注意它们互相之间的影响,因此不锈钢的组织决定于各种元素影响的总和。

一、各种元素对不锈钢的性能和组织的影响和作用

1-1铬在不锈钢中的决定作用:决定不锈钢性属的元素只有一种,这就是铬,

每种不锈钢都含有一定数量的铬。迄今为止,还没有不含铬的不锈钢。铬之所以成为决定不锈钢性能的主要元素,根本的原因是向钢中添加铬作为合金元素以后,促使其内部的矛盾运动向有利于抵抗腐蚀破坏的方面发展。这种变化可以从以下方面得到说明:

①铬使铁基固溶体的电极电位提高

②铬吸收铁的电子使铁钝化

钝化是由于阳极反应被阻止而引起金属与合金耐腐蚀性能被提高的现象。构成

金属与合金钝化的理论很多,主要有薄膜论、吸附论及电子排列论。

1-2. 碳在不锈钢中的两重性

碳是工业用钢的主要元素之一,钢的性能与组织在很大程度上决定于碳在钢中

的含量及其分布的形式,在不锈钢中碳的影响尤为显著。碳在不锈钢中对组织的影响主要表现在两方面,一方面碳是稳定奥氏体的元素,并且作用的程度很大(约为镍的30倍),另一方面由于碳和铬的亲和力很大,与铬形成—系列复杂的碳化物。所以,从强度与耐腐烛性能两方面来看,碳在不锈钢中的作用是互相矛盾的。

认识了这一影响的规律,我们就可以从不同的使用要求出发,选择不同含碳量

的不锈钢。

例如工业中应用最广泛的,也是最起码的不锈钢——0Crl3~4Cr13这五个钢号

的标准含铬量规定为12~14%,就是把碳要与铬形成碳化铬的因素考虑进去以后才

决定的,目的即在于使碳与铬结合成碳化铬以后,固溶体中的含铬量不致低于11. 7%这一最低限度的含铬量。

就这五个钢号来说由于含碳量不同,强度与耐腐蚀性能也是有区别的,0Cr13

~2Crl3钢的耐腐蚀性较好但强度低于3Crl3和4Cr13钢,多用于制造结构零件,后两个钢号由于含碳较高而可获得高的强度多用于制造弹簧、刀具等要求高强度及耐

磨的零件。又如为了克服18-8铬镍不锈钢的晶间腐蚀,可以将钢的含碳量降至0. 03%以下,或者加入比铬和碳亲和力更大的元素(钛或铌),使之不形成碳化铬,

再如当高硬度与耐磨性成为主要要求时,我们可以在增加钢的含碳量的同时适当地

提高含铬量,做到既满足硬度与耐磨性的要求,又兼顾—定的耐腐蚀功能,工业上

用作轴承、量具与刃具有不锈钢9Cr18和9Cr17MoVCo钢,含碳量虽高达0.85~0.95 %,由于它们的含铬量也相应地提高了,所以仍保证了耐腐蚀的要求。

总的来讲,目前工业中获得应用的不锈钢的含碳量都是比较低的,大多数不锈

钢的含碳量在0.1~0.4%之间,耐酸钢则以含碳0.1~0.2%的居多。含碳量大于0

.4%的不锈钢仅占钢号总数的一小部分,这是因为在大多数使用条件下,不锈钢总

是以耐腐蚀为主要目的。此外,较低的含碳量也是出于某些工艺上的要求,如易于

焊接及冷变形等。

1-3. 镍在不锈钢中的作用是在与铬配合后才发挥出来的

镍是优良的耐腐蚀材料,也是合金钢的重要合金化元素。镍在钢中是形成奥氏

体的元素,但低碳镍钢要获得纯奥氏体组织,含镍量要达到24%;而只有含镍27%

磷:在一般不锈钢中都是杂质元素,但其在奥氏体不锈钢中的危害性不像在一

般钢中那样显著,故含量可允许高一些,如有的资料提出可达0.06%,以利于冶

炼控制。个别的含锰的奥氏体钢的含磷量可达0.06%(如2Crl3NiMn9钢)以至0. 08%(如Cr14Mnl4Ni钢)。利用磷对钢的强化作用,也有加磷作为时效硬化不锈钢

的合金元素,PH17-10P钢(含0.25%磷)乃PH-HNM钢(含0.30磷)等。

硫和硒:在一般不锈钢中也是常有杂质元素。但向不锈钢中加0.2~0.4%的

硫,可提高不锈钢的切削性能,硒也具有同样的作用。硫和硒提高不锈钢的切削性能,是因为它们降低不锈钢的韧性,例如一般18-8铬镍不锈钢的冲击值可达30公斤/厘米2。含0.31%硫的18-8钢(0.084%C、18.15%Cr、9.25%Ni)的冲击值为1.8公斤/平方厘米;含0。22%硒的18-8钢(0.094%C、18.4%Cr、9%N i)的冲击值为3.24公斤/平方厘米。硫与硒均降低不锈钢的耐腐蚀性能,所以实

际应用它们作为不锈钢的合金化元素的很少。

不锈钢中的主要合金元素及其作用

不锈钢中的主要合金元素及其作用 一、铬 在不锈钢的合金元素中,铬是最重要的元素。 由于铬形成的致密、稳定的Cr2O3薄膜的保护,阻止了介质对金属基体的继续渗入腐蚀,所以,钢中如果含铬量达5%,就显示出一定的耐腐蚀作用。但不是所有含铬的钢都可以作不锈钢使用,经过多年的研究和实践,人们发现,依据腐蚀的电化学理论,为了提高钢的电极电位,把铬加入到铁基固溶体中时,只有铬含量达到一定浓度,腐蚀也因此而减弱,钢的耐腐蚀性能才会明显提高。 12.5%×铬原子量/铁原子量=12.5%×52/55.8=11.7% 这个11.7%的铬含量就是构成不锈钢中含铬量的最低界限,亦即钢中铬含量高于这个界限才可称为不锈钢。 当然,随着腐蚀介质条件的不同,有时钢中的铬含量还要提高,如在氧化性较强的介质中,铬含量要高于16%的钢才会有明显的钝化能力。工业中应用的不锈钢的铬含量一般在12%~30%。可以说,几乎没有一种不锈钢不含铬,所以说,铬是不锈钢中最重要的、起决定性作用的合金元素。 二、镍 镍是优良的耐腐蚀材料,但是,因价格昂贵以及其他一些因素的限制,在工业上很少应用纯镍,常常是作为一个重要的合金元素加入铁碳合金中来发挥作用。镍是形成稳定奥氏体的元素,但是,低碳的镍钢中要获得纯奥氏体组织,镍含量要达到24%以上,而含镍量达到27%才能使钢在某些介质中改善腐蚀性。 可是,当镍与铬共同存在于钢中时,镍的作用会发生很大的变化。比如,在含17%铬的铁素体不锈钢中,加入2%左右的镍以后,变成了马氏体不锈钢。

铁素体不锈钢强度低,抗拉强度不足400N/mm2,不能通过热处理方法强化,而变成马氏体不锈钢后,在加热和冷却时会发生相变,就可以用热处理方法来调整,如1Cr17Ni2钢,经980~1020℃加热油淬后,再经不同温度的回火,其抗拉强度可在600~1100 N/mm2之间调整,以满足使用要求。再比如,当把镍含量继续提高到8%左右时,一般情况下可获得单相奥氏体组织,即被广泛应用的18-8奥氏体不锈钢,其比相同含量的铁素体不锈钢的马氏体不锈钢有更优良的耐腐蚀性,而且,加工性能、焊接性能、低温下的塑性和冲击韧性更好。 由此可见,镍在不锈钢中的应用主要是配合铬才能更好地发挥作用,才能改变不锈钢的组织,从而使不锈钢的力学性能、加工性能和在某些腐蚀介质中的耐腐蚀性能得到很大的改善。 三、碳 碳是钢的主要组成元素,碳在钢中的含量及分布形式决定了钢的组织性能。碳在不锈钢中对组织、力学性能、耐腐蚀性能有很大的影响,可以说是起主导作用的。 碳是一种强烈扩大奥氏体区域和稳定奥氏体组织的元素,其作用程度大约是镍的30倍,所以,碳含量对不锈钢组织、性能的影响是明显的。 但是,碳和铬的亲和力很大,极易与不锈钢中的铬结合形成碳-铬化合物,碳越多,被结合的铬也越多,这必然使固溶体中的铬减少,从而使钢的耐腐蚀能力受影响,特别是这种铬的碳化物沿晶粒界析出时,会引起该处产生贫铬区,引起晶间腐蚀。从这方面看,碳对不锈钢的耐腐蚀性能起到有害作用。随着冶金技术的进步,根据对不锈钢耐腐蚀性能的要求,出现了越来越多的低碳、超低碳的新的不锈钢。

各元素在高速钢中的作用

高速工具钢主要用于制造高效率的切削刀具。由于其具有红硬性高、耐磨性好、强度高等特性,也用于制造性能要求高的模具、轧辊、高温轴承和高温弹簧等。高速工具钢经热处理后的使用硬度可达HRC63以上,在600℃左右的工作温度下仍能保持高的硬度,而且其韧性、耐磨性和耐热性均较好。退火状态的高速工具钢的主要合金元素有多、钼、铬、钒,还有一些高速工具钢中加入了钴、铝等元素。这类钢属于高碳高合金莱氏体钢,其主要的组织特征之一是含有大量的碳化物。铸态高速工具钢中的碳化物是共晶碳化物,经热压力加工后破碎成颗粒状分布在钢中,称为一次碳化物;从奥氏体和马氏体基体中析出的碳化物称为二次碳化物。这些碳化物对高速工具钢的性能影响很大,特别是二次碳化物,其对钢的奥氏本晶粒度和二次硬化等性能有很大影响。碳化物的数量、类型与钢的化学成分有关,而碳化物的颗粒度和分布则与钢的变形量有关。钨、钼是高速工具钢的主要合金元素,对钢的二次硬化和其他性能起重要作用。铬对钢的淬透性、抗氧化性和耐磨性起重要作用,对二次硬化也有一定的作用。钒对钢的二次硬化和耐磨性起重要作用,但降低可磨削性能。 高速工个钢的淬火温度很高,接近熔点,其目的是使合金碳化物更多的溶入基体中,使钢具有更好的二次硬化能力。高速工具钢淬火后硬度升高,此为第一次硬化,但淬火温度越高,则回火后的强度和韧性越低。淬火后在350℃以下低温回火硬度下降在350℃以上温度回火硬度逐渐提高,至520~580℃范围内回火(化学成分不同,回火温度不同)出现第二次硬度高峰,并超过淬火硬度,此为二次硬化。这是高速工具钢的重要特性。 高速工个钢除了具有高的硬度、耐磨性、红硬性等使用性能外,还具有一定的热塑性、可磨削性等工艺性能。 多系高速工具钢主要合金元素是钨,不含钼或含少量钼。其主要特性是过热敏感性小,脱碳敏感性小、热处理和热加工温度范围较宽,但碳化物颗粒粗大,分布均匀性差,影响钢的韧性和塑性。 钨钼系高速工具钢的主要合金元素是钨和钼。其主要特性是碳化物的颗粒度和分布均优于钨系高速工具钢,脱碳敏感性和过热敏感性低于钼系高速工具钢,使用性能和工艺性能均较好。钼系高速工具钢的主要合金元素是钼,不含钨或含少量钨。其主要特性是碳化物颗粒细,分布均匀、韧性好,但脱碳敏感性和过热敏感性大、热加工和热处理范围窄。 含钻高速工具钢是在通用高速工具钢的基础上加入一定量的钴,可显著提高钢的硬度、耐磨性和韧性。 粉末高速工具钢是用粉末冶金方法产生的。首先用雾化法制取低氧高速工具钢预合金粉末,然后用冷、热静压机将粉末压实成全致密的钢坯,再经锻、轧成材。粉末高速工具钢的碳化物细小、分布均匀,韧性、可磨削性和尺寸稳定性等均很好,可生产用铸锭法个可能产生更高合金元素含量的超硬高速工具钢。粉末高速工具钢可分为3类,第一类是含钴高速工具钢,其特点是具有接近硬质合金的硬度,而且还具有良好的可锻性、可加工性、可磨性和强韧性。第二类是无钴高钨、钼、钒超硬高速工具钢。第三类是超级耐磨高速工具钢。其硬度不太高,但耐磨性极好,主要用于要求高耐磨并承受冲击负荷的工作条件。 Mn 1、在低含量范围内,对钢具有很大的强化作用,提高强度、硬度和耐磨性 2、降低钢的临界冷却速度,提高钢的淬透性 3、稍稍改善钢的低温韧性 4、在高含量范围内,作为主要的奥氏体化元素 Si 1、强化铁素体,提高钢的强度和硬度 2、降低钢的临界冷却速度,提高钢的淬透性 3、提高钢的氧化性腐蚀介质中的耐蚀性,提高钢的耐热性

镍和铬在不锈钢中的主要作用

镍在不锈钢中的主要作用 镍在不锈钢中的主要作用在于它改变了钢的晶体结构。在不锈钢中增加镍的一个主要原因就是形成奥氏体晶体结构,从而改善诸如可塑性、可焊接性和韧性等不锈钢的属性,所以镍被称为奥氏体形成元素。普通碳钢的晶体结构称为铁氧体,呈体心立方(BCC)结构,加入镍,促使晶体结构从体心立方(BCC) 结构转变为面心立方(FCC)结构,这种结构被称为奥氏体。然而,镍并不是唯一具有此种性质的元素。常见的奥氏体形成元素有:镍、碳、氮、锰、铜。这些元素在形成奥氏体方面的相对重要性对于预测不锈钢的晶体结构具有重要意义。 在不锈钢中,有两种相反的力量同时作用:铁素体形成元素不断形成铁素体,奥氏体形成元素不断形成奥氏体。最终的晶体结构取决于两类添加元素的相对数量。铬是一种铁素体形成元素,所以铬在不锈钢晶体结构的形成上和奥氏体形成元素之间是一种竞争关系。因为铁和铬都是铁素体形成元素,所以400系列不锈钢是完全铁素体不锈钢,具有磁性。在把奥氏体形成元素-镍加入到铁-铬不锈钢的过程中,随着镍成分增加,形成的奥氏体也会逐渐增加,直至所有的铁素体结构都被转变为奥氏体结构,这样就形成了300系列不锈钢。如果仅添加一半数量的镍,就会形成50%的铁素体和50%的奥氏体,这种结构被称为双相不锈钢。

400系列不锈钢是一种铁、碳合铬的合金。这种不锈钢具有马氏体结构和铁元素,因此具有正常的磁特性。400系列不锈钢具有很强的抗高温氧化能力,而且与碳钢相比,其物理特性和机械特性都有进一步的改善。大多数400系列不锈钢都可以进行热处理。 300系列不锈钢是一种含有铁、碳、镍和铬的合金材料,一种无磁性不锈钢材料,比400系列不锈钢具有更好的可锻特性。由于300系列不锈钢的奥氏体结构,因此它在许多环境中具有很强的抗腐蚀性能,具有很好的抗金属超应力引起的腐蚀所造成的断裂的性能,而且其材料特性不受热处理的影响。 不锈钢是20世纪重要发明之一,经过近百年的研制和开发已形成一个有300多个牌号的系列化的钢种。在特殊钢体系中不锈钢性能独特,应用围广,起其它特殊钢无法代替的作用,而不锈钢几乎可以涵盖其它任何一类特殊钢。 1 奥氏钢的演变 在发达国家,每年消耗的不锈钢中约有70%是奥氏体不锈钢,尽管我国消费水平不高,奥氏体不锈钢的消耗量也达到总消耗量的65%左右。所以看不锈钢牌号发展动向首先要看奥氏体不锈钢的动向。 早期的研究者已发现碳是造成奥氏体不锈钢晶界腐蚀损坏的主要原因,限于当时的冶金设备水平,很难将碳控制到0.03%以下,

各种元素在不锈钢中所起的作用

各种元素在不锈钢中所起的作用: 碳钢一般是铁碳系的,元素一般有C、Fe、Mn、Si、S、p。 不锈钢一般是铬(Cr)或铬镍(Cr-Ni)系的。不过不锈钢也分铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢、马氏体不锈钢、双相不锈钢等。 马氏体不锈钢一般Cr含量为13%左右,铁素体不锈钢一般Cr含量为17%左右。用的比较多的是奥氏体不锈钢,也就是Cr-Ni系的。用的较多的有304、308、316等等。 合金元素的影响: Mn 1、在低含量范围内,对钢具有很大的强化作用,提高强度、硬度和耐磨性 2、降低钢的临界冷却速度,提高钢的淬透性 3、稍稍改善钢的低温韧性 4、在高含量范围内,作为主要的奥氏体化元素 Si 1、强化铁素体,提高钢的强度和硬度 2、降低钢的临界冷却速度,提高钢的淬透性 3、提高钢的氧化性腐蚀介质中的耐蚀性,提高钢的耐热性 4、磁钢中的主要合金元素(含量在0.40%范围内时,改善热裂倾向,含量高时,易形成柱状晶,增加热裂倾向。) Cr 1、在低合金范围内,对钢具有很大的强化作用,提高强度、硬度和耐磨性 2、降低钢的临界冷却速度,提高钢的淬透性 3、提高钢的耐热性 4、在高合金范围内,使钢具有对强氧化性酸类等腐蚀介质的耐腐蚀能力 Mo 1、强化铁素体,提高钢的强度和硬度 2、降低钢的临界冷却速度,提高钢的淬透性 3、提高钢的耐热性和高温强度 Ni 1、提高钢的强度,而不降低其塑性,改善钢的低温韧性 2、降低钢的临界冷却速度,提高钢的淬透性 3、扩大奥氏体区,是奥氏体化的有效元素 4、本身具有一定耐蚀性,对一些还原性酸类有良好的耐蚀能力 Al 1、炼钢中起良好的脱氧作用 2、细化钢的晶粒,提高钢的强度 3、提高钢的抗氧化性能,提高不锈钢对强氧化性酸类的耐蚀能力

元素对奥氏体不锈钢的影响

在奥氏体不锈钢中,有碳、铬、锰、硅、硫、磷、钼、氮、钛、铌、镍、铜、硼、铈、镧等元素组成.每种元素对奥氏体不锈钢的影响如下 1.碳的影响: 碳在奥氏体不锈钢中是强烈形成并稳定奥氏体且扩大奥氏体区的元素,碳形成奥氏体的能力为镍的30倍.钢中随着含碳量增加,奥氏体不锈钢强度也随之提高.此外,还能提高奥氏体不锈钢在高浓氯化物(如42%MgCl2沸腾溶液)中的耐应力腐蚀性能.但是在奥氏体不锈钢中,碳通常被视为有害元素,因为在焊接或加热到450度到850度,碳可以和钢中的铬形成Cr23C6型碳化物.导致局部铬贫化,使钢的耐晶间腐蚀性能下降.20世纪60年代以来新发展的铬镍奥氏体不锈钢,为含碳量小于0.03%或0.02%的超低碳型不锈钢.因此,在冷、热加工及焊接与碳弧气刨时应防止不锈钢表面增碳,以免铬的碳化物析出. 2.铬的影响: 在奥氏体不锈钢中,铬是强烈形成并稳定铁素体的元素,可以缩小奥氏体区.在铬镍奥氏体不锈钢中,当碳含量为0.1%,铬含量为18%时,为获得稳定单一奥氏体组织,所需镍的含最最低为8%,铬能增大碳的溶解度而降低铬的贫化度,因而提高铬含量对奥氏体不锈钢的耐晶间腐蚀是有益的.铬还能极有效地改善奥氏体不锈钢的耐点蚀及缝隙腐蚀性能.因此铬对奥氏体不锈钢性能影响最大的是耐蚀性.铬可提高

钢的耐氧化性介质和酸性氯化物介质的性能,在镍、钼、铜的复合作用下,铬可提高钢耐一些还原性介质、如有机酸、碱介质的性能. 3.镍的影响: 奥氏体不锈钢中主要合金元素镍,其主梌用是形成并稳定奥氏体,获得完全奥氏体组织,使强有良好的强度、塑性和韧性并具有优良的冷、热加工性、可焊性及低温与无磁性,镍还可以显著降低奥氏体不锈钢的冷加工硬化倾向.由于镍能改善铬的氧化膜成份、结构和性能,从而提高奥氏体不锈钢耐氧化性介质的性能.但是降低了钢的抗高温硫化性能,这是由于钢中晶界处形成低熔点硫化镍所致. 4.钼的影响: 钼的作用主要是提高钢在还原性介质(比如H2So4、H2PO4以及一些有机酸和尿素环境)的耐蚀性,并提高钢的耐点蚀及缝隙腐蚀等性能.含钼不儿钢的热加工性比不含钼的差,钼含量越高,热加工越坏.另外含钼奥氏体不锈钢中容易形成X(σ)沉淀,这会恶化钢的塑性和韧性.钼的耐点蚀和耐缝隙腐蚀能力相当于铬的3倍左右. 5.氮的影响: 氮日益成为铬镍氮奥氏体不锈钢的重要合金元素,氮能提高钢的耐局部腐蚀(耐晶间腐蚀、点蚀和缝隙腐蚀)性,氮形成奥氏体的能力与碳相当,约为镍的30倍.作为间隙元素的氮,其固溶强化作用很强,因

Ni元素在不锈钢中的作用

镍Ni元素在不锈钢中的作用 时间:2011-01-27 13:56来源:未知作者:admin 点击:192次 对不锈钢钢的显微组织及热处理的作用 1.镍和铁能无限固溶,镍扩大铁的奥氏体区,即升高A 4 点,降低A 3 点,是形成和稳定奥氏体的主要合金元素2.镍和碳不形成碳化物3.降低临界转 对不锈钢钢的显微组织及热处理的作用 1.镍和铁能无限固溶,镍扩大铁的奥氏体区,即升高A4点,降低A3点,是形成和稳定奥氏体的主要合金元素 2.镍和碳不形成碳化物 3.降低临界转变温度,降低钢中各元素的扩散速率,提高淬透性 4.降低共析珠光体的碳含量,其作用仅次于氮而强于锰。在降低马氏体转变温度方面的作用为锰的一半 对不锈钢的力学性能的作用 1.强化铁素体并细化和增多珠光体,提高钢的强度,不显著影响钢的塑性 2.含镍钢的碳含量可适当降低,因而可使韧性和塑性有所改善 3.提高钢的疲劳抗力,减小钢对缺口的敏感性 4.由于对提高钢的淬透性和回火稳定性的作用并不十分强,镍对调质钢的意义不大 5.降低钢的低温脆化转变温度,含Ni3.5%的钢可在-100℃时使用,含Ni9%的钢可在-196℃时使用 对不锈钢的物理化学及工艺性能的作用 1.强烈降低钢的热导率和电导率 2.Ni<30%的奥氏体钢呈现顺磁性,即无磁钢。Ni>30%的Fe-Ni合金是重要的精密软磁材料 3.含镍超过15%-20%的钢对硫酸和盐酸有很高的抗蚀性能,但不能抗硝酸的腐蚀。总的来说,含镍钢对酸、碱以及大气都有一定的抗蚀能力。含镍的低合金钢还有较高的腐蚀疲劳抗力。含镍钢在含硫和一氧化的气氛中加热时易发生热脆和侵蚀性气孔 4.含镍较高的钢在焊接时应采用奥氏体焊条,以防止裂缝 5.含镍钢中易出现带状组织和白点缺陷,应在生产工艺中加以防止 在不锈钢中的应用 1.单纯的镍钢只在要求有特别高的冲击韧性或很低的工作温度时才使用 2. 机械制造中使用的镍铬或镍铬钼钢,在热处理后能获得强度和韧性配合良好的综合力学性能。含镍钢特别适用于需要表面渗碳的部件 3.在高合金奥氏体不锈耐热钢中镍是奥氏体化元素,能提供良好的综合性能,主要为NiCr 系钢。CrMnN、CrAlSi、FeAlMn钢,在一些用途上可取代CrNi系钢 4.由于镍的稀缺,又是重要的战略物资。非在用其他合金元素不可能达到性能要求时,应尽量少用和不用镍作为钢的合金元素

不锈钢中各元素的作用

1、镍Ni:镍在不锈钢中的主要作用在于它改变了钢的晶体结构。在不锈钢中增加镍的一个主要原因就是形成奥氏体晶体结构,从而改善诸如可塑性、可焊接性和韧性等不锈钢的属性,所以镍被称为奥氏体形成元素。普通碳钢的晶体结构称为铁氧体,呈体心立方(BCC结构,加入镍,促使晶体结构从体心立方(BCC)结构转变为面心立方(FCC结构,这种结构被称为奥氏体。然而,镍并不是唯一具有此种性质的元素。常见的奥氏体形成元素有:镍、碳、氮、锰、铜。这些元素在形成奥氏体方面的相对重要性对于预测不锈钢的晶体结构具有重要意义。 目前,人们已经研究出很多公式来表述奥氏体形成元素的相对重要性,最著名的是下面的公式: 奥氏体形成能力=Ni%+30C%+30N%+0.5 Mn %+0.25Cu% 从这个等式可以看出:碳是一种较强的奥氏体形成元素,其形成奥氏体的能力是镍的30倍,但是它不能被添加到耐腐蚀的不锈钢中,因为在焊接后它会造成敏化腐蚀和随后的晶间腐蚀问题。氮元素形成奥氏体的能力也是镍的30倍,但是它是气体,想要不造成多孔 性的问题,只能在不锈钢中添加数量有限的氮。添加锰和铜会造成炼钢过程中耐火生命减少 和焊接的问题。 从镍等式中可以看出,添加锰对于形成奥氏体并不非常有效,但是添加锰可以使更多的 氮溶解到不锈钢中,而氮正是一种非常强的奥氏体形成元素。在200系列的不锈钢中,正是 用足够的锰和氮来代替镍形成100%的奥氏体结构,镍的含量越低,所需要加入的锰和氮数 量就越高。例如在201型不锈钢中,只含有 4.5%的镍,同时含有0.25%的氮。由镍等式可知这些氮在形成奥氏体的能力上相当于7.5%的镍,所以同样可以形成100%奥氏体结构。这也 是200系列不锈钢的形成原理。在有些不符合标准的200系列不锈钢中,由于不能加入足够数量的锰和氮,为了形成100%的奥氏体结构,人为的减少了铬的加入量,这必然导致了不锈钢抗腐蚀能力的下降。 在不锈钢中,有两种相反的力量同时作用:铁素体形成元素不断形成铁素体,奥氏体形成元素不断形成奥氏体。最终的晶体结构取决于两类添加元素的相对数量。铬是一种铁素体 形成元素,所以铬在不锈钢晶体结构的形成上和奥氏体形成元素之间是一种竞争关系。因为铁和铬都是铁素体形成元素,所以400系列不锈钢是完全铁素体不锈钢,具有磁性。在把奥 氏体形成元素-镍加入到铁-铬不锈钢的过程中,随着镍成分增加,形成的奥氏体也会逐渐增加,直至所有的铁素体结构都被转变为奥氏体结构,这样就形成了300系列不锈钢。如果仅 添加一半数量的镍,就会形成50%的铁素体和50%的奥氏体,这种结构被称为双相不锈钢。 400系列不锈钢是一种铁、碳合铬的合金。这种不锈钢具有马氏体结构和铁元素,因此具有正常的磁特性。400系列不锈钢具有很强的抗高温氧化能力,而且与碳钢相比,其物理特性和机械特性都有进一步的改善。大多数400系列不锈钢都可以进行热处理。 300系列不锈钢是一种含有铁、碳、镍和铬的合金材料,一种无磁性不锈钢材料,比400 系列不锈钢具有更好的可锻特性。由于300系列不锈钢的奥氏体结构,因此它在许多环境中 具有很强的抗腐蚀性能,具有很好的抗金属超应力引起的腐蚀所造成的断裂的性能,而且其材料特性不受热处理的影响。是主要奥氏体形成元素,能减缓钢的腐蚀现象及在加热时晶粒的长大镍在不锈钢中的主要作用在于它改变了钢的晶体结构。在不锈钢中增加镍的一个主要 原因就是形成奥氏体晶体结构,从而改善诸如可塑性、可焊接性和韧性等不锈钢的属性,所以镍被称为奥氏体形成元素。普通碳钢的晶体结构称为铁氧体,呈体心立方(BCC结构,加入镍,促使晶体结构从体心立方(BCC)结构转变为面心立方(FCC结构,这种结构被称为奥氏体。然而,镍并不是唯一具有此种性质的元素。常见的奥氏体形成元素有:镍、碳、氮、锰、铜。这些元素在形成奥氏体方面的相对重要性对于预测不锈钢的晶体结构具有重要意义。目前,人们已经研究出很多公式来表述奥氏体形成元素的相对重要性,最著名的是下面的公式:奥氏体形成能力=Ni%+30C%+30N%+0.5 Mn %+0.25Cu%

铬元素对不锈钢的影响

铬元素对不锈钢的影响 铬的影响:铬是奥氏体不锈钢中最主要的合金元素,奥氏体不锈钢的不锈性和耐蚀性的获得主要是由于在会质作用下,铬促进了钢的钝化并使钢保持稳定钝态的结果.1铬对组织的影响:在奥氏体不锈钢中,铬是强烈形成并稳定铁体的元素,缩小奥氏体区,随着钢中含量增加,奥氏体不锈钢中可出现铁素体(δ)组织,研究表明,在铬镍奥氏体不锈钢中,当碳含量为0.1%,铬含量为18%时,为获得稳定的单一奥氏体组织,所需镍含量最低,约为8%,就这一点而言,常用的18Cr—8Ni型铬镍奥氏体不锈钢是含铬,镍量配比最为适宜的一种. 有奥氏体不锈钢中,随着铬含量的增加,一些金属间相(比如δ相)的形成倾向增大,当钢中含有钼时,铬含含量会增加还会χ相等的形成,如前所述,σ, χ相的析出不仅显著降低钢的塑性和韧性,而且在一些条件下还降低钢的耐蚀性,奥氏体不锈钢中铬含量的提高可使马氏体转烃温度(Ms)下降,从而提高奥氏体基体的稳定性.因此高铬(比如超过20%)奥氏体不锈钢即使经过冷加工和低温处理也很难获得马氏体组织.. 铬是强碳化物形成元素,在奥氏体不锈钢中也不例外,奥氏体不锈钢中常见的铬碳化物有Cr23C6;当钢中含有钼或铬时,还可见到期Cr6C等碳化物,它们的形成在某些条件下对钢的性能会产生重要影响.2铬对性能的影响:一般来主,只要奥氏体不锈钢保持完全奥氏体组织而没有δ铁素体等的形成,仅提高钢中铬含量不会对力学性能有显著影响,铬对奥氏体不锈钢性能影响最大的是耐蚀性,主要表现为:铬提高钢的耐氧化性介质和酸性氯化物介质的性能;在镍以及钼和铜复合作用下,铬提高钢耐一些还原性介质,有机酸,尿素和碱介质的性能;铬还提高钢耐局部腐蚀,比如晶间腐蚀.点腐蚀,缝隙腐蚀以及某此条件下应力体育馆的性能..对奥氏体不锈钢晶间体育馆敏感性影响最大的因素是钢中碳含量,其他元素对晶间体育馆的作用主要视其对碳化物的溶解和沉淀行为的影响而定,在奥氏体不锈钢中,铬能增大碳的溶解度而降低铬的贫化度,因而提高铬含量对奥氏体不锈钢的耐晶间腐蚀是有益,铬非常有效地改善奥氏体不锈钢的耐点腐蚀及缝隙腐蚀性能,当钢中同时有钼或钼及氮存在时,铬的这种有效性大加强,虽然根据研究钼的耐点体育馆及缝隙腐蚀的能力为铬的话倍左右,氮为铬的30倍,但是大量研究,奥氏体不锈钢中如果没有铬或者铬含量较低,钼及氮的耐点腐蚀与缝隙腐蚀作用便会丧失或不够显著.

不锈钢所含各元素的作用

不锈钢所含各元素的作用 目前已知的化学元素有100多种,在工业中常用的钢铁材料中可以遇到的化学元素约二十多种。对于人们在与腐蚀现象作长期斗争的实践而形成的不锈钢这一特殊钢系列来说,最常用的元素有十几种,除了组成钢的基本元素铁以外,对不锈钢的性能与组织影响最大的元素是:碳、铬、镍、锰、硅、钼、钛、铌、钛、锰、氮、铜、钴等。这些元素中除碳、硅、氮以外,都是化学元素周期表中位于过渡族的元素。 实际上工业上应用的不锈钢都是同时存在几种以至十几种元素的,当几种元素共存于不锈钢这一个统一体中时,它们的影响要比单独存在时复杂得多,因为在这种情况下不仅要考虑各元素自身的作用,而且要注意它们互相之间的影响,因此不锈钢的组织决定于各种元素影响的总和。 1).各种元素对不锈钢的性能和组织的影响和作用 1-1.铬在不锈钢中的决定作用:决定不锈钢性属的元素只有一种,这就是铬,每种不锈钢都含有一定数量的铬。迄今为止,还没有不含铬的不锈钢。铬之所以成为决定不锈钢性能的主要元素,根本的原因是向钢中添加铬作为合金元素以后,促使其内部的矛盾运动向有利于抵抗腐蚀破坏的方面发展。这种变化可以从以下方面得到说明: ①铬使铁基固溶体的电极电位提高 ②铬吸收铁的电子使铁钝化 钝化是由于阳极反应被阻止而引起金属与合金耐腐蚀性能被提高的现象。构成金属与合金钝化的理论很多,主要有薄膜论、吸附论及电子排列论。 1-2. 碳在不锈钢中的两重性 碳是工业用钢的主要元素之一,钢的性能与组织在很大程度上决定于碳在钢中的含量及其分布的形式,在不锈钢中碳的影响尤为显著。碳在不锈钢中对组织的影响主要表现在两方面,一方面碳是稳定奥

氏体的元素,并且作用的程度很大(约为镍的30倍),另一方面由于碳和铬的亲和力很大,与铬形成—系列复杂的碳化物。所以,从强度与耐腐烛性能两方面来看,碳在不锈钢中的作用是互相矛盾的。 认识了这一影响的规律,我们就可以从不同的使用要求出发,选择不同含碳量的不锈钢。 例如工业中应用最广泛的,也是最起码的不锈钢——0Crl3~4Cr13这五个钢号的标准含铬量规定为12~14%,就是把碳要与铬形成碳化铬的因素考虑进去以后才决定的,目的即在于使碳与铬结合成碳化铬以后,固溶体中的含铬量不致低于11.7%这一最低限度的含铬量。 就这五个钢号来说由于含碳量不同,强度与耐腐蚀性能也是有区别的,0Cr13~2Crl3钢的耐腐蚀性较好但强度低于3Crl3和4Cr13钢,多用于制造结构零件,后两个钢号由于含碳较高而可获得高的强度多用于制造弹簧、刀具等要求高强度及耐磨的零件。又如为了克服18-8铬镍不锈钢的晶间腐蚀,可以将钢的含碳量降至0.03%以下,或者加入比铬和碳亲和力更大的元素(钛或铌),使之不形成碳化铬,再如当高硬度与耐磨性成为主要要求时,我们可以在增加钢的含碳量的同时适当地提高含铬量,做到既满足硬度与耐磨性的要求,又兼顾—定的耐腐蚀功能,工业上用作轴承、量具与刃具有不锈钢9Cr18和9Cr17MoVCo钢,含碳量虽高达0.85~0.95%,由于它们的含铬量也相应地提高了,所以仍保证了耐腐蚀的要求。 总的来讲,目前工业中获得应用的不锈钢的含碳量都是比较低的,大多数不锈钢的含碳量在0.1~0.4%之间,耐酸钢则以含碳0.1~0.2%的居多。含碳量大于0.4%的不锈钢仅占钢号总数的一小部分,这是因为在大多数使用条件下,不锈钢总是以耐腐蚀为主要目的。此外,较低的含碳量也是出于某些工艺上的要求,如易于焊接及冷变形等。 1-3. 镍在不锈钢中的作用是在与铬配合后才发挥出来的 镍是优良的耐腐蚀材料,也是合金钢的重要合金化元素。镍在钢中是形成奥氏体的元素,但低碳镍钢要获得纯奥氏体组织,含镍量要达到24%;而只有含镍27%时才使钢在某些介质中的耐腐蚀性能显著改变。所以镍不能单独构成不锈钢。但是镍与铬同时存在于不锈钢中时,含镍的不锈钢却具有许多可贵

元素对奥氏体不锈钢的影响

在奥氏体不 锈钢中,有碳、铬、锰、硅、硫、磷、钼、氮、钛、铌、镍、铜、硼、铈、镧等元素组成.每种元素对奥氏体不锈钢的影响如下 1.碳的影响: 碳在奥氏体 不锈钢中是强烈形成并稳定奥氏体且扩大奥氏体区的元素,碳形成奥氏体的能力为镍的30倍.钢中随着含碳量增加,奥氏体不锈钢强度也随之提高.此外,还能提高奥氏体不锈钢在高浓氯化物(如42%MgCl2沸腾溶液)中的耐应力腐蚀性能.但是在奥氏体不锈钢中,碳通常被视为有害元素,因为在焊接或加热到450度到850度,碳可以和钢中的铬形成Cr23C6型碳化物.导致局部铬贫化,使钢的耐晶间腐蚀性能下降.20世纪60年代以来新发展的铬镍奥氏体不锈钢,为含碳量小于%或%的超低碳型不锈钢.因此,在冷、热加工及焊接与碳弧气刨时应防止不锈钢表面增碳,以免铬的碳化物析出. 2.铬的影响: 在奥氏体不 锈钢中,铬是强烈形成并稳定铁素体的元素,可以缩小奥氏体区.在铬镍奥氏体不锈钢中,当碳含量为%,铬含量为18%时,为获得稳定单一奥氏体组织,所需镍的含最最低为8%,铬能增大碳的溶解度而降低铬的贫化度,因而提高铬含量对奥氏体不锈钢的耐晶间腐蚀是有益的.

铬还能极有效地改善奥氏体不锈钢的耐点蚀及缝隙腐蚀性能.因此铬对奥氏体不锈钢性能影响最大的是耐蚀性.铬可提高钢的耐氧化性介质和酸性氯化物介质的性能,在镍、钼、铜的复合作用下,铬可提高钢耐一些还原性介质、如有机酸、碱介质的性能. 3.镍的影响: 奥氏体不锈 钢中主要合金元素镍,其主梌用是形成并稳定奥氏体,获得完全奥氏 体组织,使强有良好的强度、塑性和韧性并具有优良的冷、热加工性、可焊性及低温与无磁性,镍还可以显著降低奥氏体不锈钢的冷加工硬化倾向.由于镍能改善铬的氧化膜成份、结构和性能,从而提高奥氏体不锈钢耐氧化性介质的性能.但是降低了钢的抗高温硫化性能,这是 由于钢中晶界处形成低熔点硫化镍所致. 4.钼的影响: 钼的作用主 要是提高钢在还原性介质(比如H2So4、H2PO4以及一些有机酸和尿素环境)的耐蚀性,并提高钢的耐点蚀及缝隙腐蚀等性能.含钼不儿钢的热加工性比不含钼的差,钼含量越高,热加工越坏.另外含钼奥氏体不锈钢中容易形成X(σ)沉淀,这会恶化钢的塑性和韧性.钼的耐点蚀和耐缝隙腐蚀能力相当于铬的3倍左右.

不锈钢中各元素作用

不锈钢中各元素作用标准化工作室编码[XX968T-XX89628-XJ668-XT689N]

CR--钝化是由于阳极反应被避免氧化而激发金属与合金耐腐蚀性能的现象。组成金属与合金钝化的理论很多,首要有薄膜论、吸附论及电子列举论。碳是产业用钢的主要元素之一,钢的性能与组织在很大程度上决定于碳在钢中的含量及其分布的情势,在不锈钢中碳的影响特别较着。碳在不锈钢中对组织的影响主要暗示在两方面,一方面碳是不变奥氏体的元素,并且传染感动的程度很大(约为镍的30倍),别的一方面由于碳和铬的亲和力很大,与铬构成—系列复杂的碳化物。所以,从强度与耐腐烛性能两方面来看,碳在不锈钢中的感化是彼此矛盾的。 例如工业中最遍及的,也是最最少的不锈钢——0CR13~4CR13这五个钢号的标准含铬量规定为12~14%,就是把碳要与铬形成碳化铬的成分考虑进往此后才决意的,即在于使碳与铬连系成碳化铬今后,固溶体中的含铬量不致低于11.7%这一最低限度的含铬量。 就这五个钢号来说由于含碳量不同,强度与耐腐蚀性能也是有辩白的, 0CR13~2CR13钢的耐腐蚀性较好但强度低于3CR13和4CR13钢,多用于制造布局零件,后两个钢号由于含碳较高而可获得高的强度多用于制造弹簧、刀具等要求高强度及耐磨的零件。又如为了降服18-8铬镍不锈钢的晶间腐蚀,可以将钢的含碳量降至0.03%以下,或插手比铬和碳亲和力更大的元素(钛或铌),使之不形成碳化铬,再如当高硬度与耐磨性成为主要要求时,我们可以在增加钢的含碳量的同时适本地进步含铬量,做到既满足硬度与耐磨性的要求,又兼顾—定的耐腐蚀功能,工业上用作轴承、量具与刃具有不锈钢9CR18和9CR17MOVCO钢,含碳量虽高达0.85~ 0.95%,由于它们的含铬量也响应地提高了,所以仍包管了耐腐蚀的要求。总的来说,今朝工业中获得利用的不锈钢的含碳量都是比较低的,大都不锈钢的含碳量在0.1~0.4%之间,耐酸钢则含碳0.1~0.2%的。含碳量大于0.4%的不锈钢仅占钢号总数的一小部分,这是由于在大多半使用条件下,不锈钢总是以耐腐蚀为主要目标。另外,较低的含碳量也是出于某些工艺上的要求,如易于焊接及冷变形等。 镍是杰出的耐腐蚀材料,也是合金钢的主要合金化元素。镍在钢中是形成奥氏体的元素,但低碳镍钢要获得纯奥氏体组织,含镍量要达到24%;而只有含镍27%时才使钢在某些介质中的耐腐蚀性能明显改变。所以镍不克

不锈钢主要元素作用

CR--钝化是由于阳极反应被避免氧化而激发金属与合金耐腐蚀性能的现象。组成金属与合金钝化的理论很多,首要有薄膜论、吸附论及电子列举论。碳是产业用钢的主要元素之一,钢的性能与组织在很大程度上决定于碳在钢中的含量及其分布的情势,在不锈钢中碳的影响特别较着。碳在不锈钢中对组织的影响主要暗示在两方面,一方面碳是不变奥氏体的元素,并且传染感动的程度很大(约为镍的30倍),别的一方面由于碳和铬的亲和力很大,与铬构成—系列复杂的碳化物。所以,从强度与耐腐烛性能两方面来看,碳在不锈钢中的感化是彼此矛盾的。 例如工业中最遍及的,也是最最少的不锈钢——0CRL3~4CR13这五个钢号的标准含铬量规定为12~14%,就是把碳要与铬形成碳化铬的成分考虑进往此后才决意的,即在于使碳与铬连系成碳化铬今后,固溶体中的含铬量不致低于11.7%这一最低限度的含铬量。 就这五个钢号来说由于含碳量不同,强度与耐腐蚀性能也是有辩白的,0CR13~2CRL3钢的耐腐蚀性较好但强度低于3CRL3和4CR13钢,多用于制造布局零件,后两个钢号由于含碳较高而可获得高的强度多用于制造弹簧、刀具等要求高强度及耐磨的零件。又如为了降服18-8铬镍不锈钢的晶间腐蚀,可以将钢的含碳量降至0.03%以下,或插手比铬和碳亲和力更大的元素(钛或铌),使之不形成碳化铬,再如当高硬度与耐磨性成为主要要求时,我们可以在增加钢的含碳量的同时适本地进步含铬量,做到既满足硬度与耐磨性的要求,又兼顾—定的耐腐蚀功能,工业上用作轴承、量具与刃具有不锈钢9CR18和9CR17MOVCO钢,含碳量虽高达0.85~0.95%,由于它们的含铬量也响应地提高了,所以仍包管了耐腐蚀的要求。总的来说,今朝工业中获得利用的不锈钢的含碳量都是比较低的,大都不锈钢的含碳量在0.1~0.4%之间,耐酸钢则含碳0.1~0.2%的。含碳量大于0.4%的不锈钢仅占钢号总数的一小部分,这是由于在大多半使用条件下,不锈钢总是以耐腐蚀为主要目标。另外,较低的含碳量也是出于某些工艺上的要求,如易于焊接及冷变形等。 镍是杰出的耐腐蚀材料,也是合金钢的主要合金化元素。镍在钢中是形成奥氏体的元素,但低碳镍钢要获得纯奥氏体组织,含镍量要达到24%;而只有含镍27%时才使钢在某些介质中的耐腐蚀性能明显改变。所以镍不克不及孤立构成不锈钢。可是镍与铬同时存在于不锈钢中时,含镍的不锈钢却具有很多珍贵的性能。基于上面的环境可知,镍作为合金元素在不锈钢中的作用,在于它使高铬钢的组织产生改变,从而使不锈钢的耐腐蚀性能及工艺性能获得某些改进。 铬镍奥氏体钢的优点当然很多,但近几十年出处于镍基耐热合金与含镍20%以下的热强钢的大量成长与应用,和化学工业日趋成长对不锈钢的需要量愈来愈大,而镍的矿躲量较少且又集平漫衍在少数地区,是以活着界范围内闪现了镍在供和需方面的矛盾。所以在不锈钢与很多其他合金局限(如大型铸锻件用钢、东西钢、热强钢等)中,出格是镍的本钱对比窘蹙的国度,广泛地展开了节镍和以其他元素代镍的科学研究与生产实践,在这方面研究和应用对照多的是以锰和氮来代替不锈钢与耐热钢中的镍。 锰对奥氏体的作用与镍近似。但说得确切一些,锰的作用不在于形成奥氏体,而是在于它降落钢的临界淬火速度,在冷却时增加奥氏体的不变性,抑制奥氏体的分化,使高温下形成的奥氏体得以保持到常温。在提高钢的耐腐蚀性能方面,锰的作用不大,如钢中的含锰量从0到10.4%改变,也不使钢在空气与酸中的耐腐蚀性能发生较着的改变。这是由于锰对提高铁基固溶体的电极电位的作用不大,形成的氧化膜的防护作用也很低,所以工业上虽有以锰合金化的奥氏体钢(如40MN18CR4,50MN18CR4WN、ZGMN13钢等),但它们不能作为不锈钢使用。锰在钢中稳定奥氏体的作用约为镍的二分之一,即2%的氮在钢中的作用也是稳定奥氏体,并且作用的程度比镍还要大。例如,欲使含18%铬的钢在常温下获得奥氏体组织,以锰和氮代镍的低镍不锈钢与元镍的铬锰氮不诱钢,目前已在工业中获得应用,有的已成功地代替了经典的18-8铬镍不锈钢。

钢中各元素作用

钢中各元素作用 Al 缩小γ相区形成γ相圈,在α铁以及γ铁中的最大溶解度为36%和0.6%,不形成碳化物,但与氮及氧亲和力极强。 主要用来脱氧和细化晶粒,在渗氮钢中促使形成坚硬耐腐蚀的渗层。含量高时,赋予钢高温抗氧化性及耐氧化性介质,硫化氢气体的腐蚀。固溶强化作用大,在耐热合金中,与镍形成镍三铝从而提高热强性,有促使石墨话倾向,对淬透性影响不显著。 As砷 缩小γ相区形成γ相圈,作用与磷相似,在钢中偏析严重。含量不超过0.25时,对钢的一般力学性能影响不大,但增加回火脆性敏感性。 B 缩小γ相区,但形成铁2硼,不形成γ相圈,在α铁以及γ铁中的最大溶解度为不大于0.008%和0.02%。 微量硼在晶界上阻抑铁素体晶核的形成,从而延长奥氏体的孕育期,提高钢的淬透性。但随钢中碳含量的增加,此种作用逐渐减弱以至完全消失。 C 扩大以γ相区,但因渗碳体的形成,不能无限互溶。在以及γ铁中的最大溶解度为0.02%和2.11%。 随含量的增加,提高钢的硬度和强度,但降低塑性和韧性。 Co 无限互溶于γ铁,在α铁中溶解度为76%,非碳化物形成元素。 有固溶强化作用,赋予钢红硬性,改善钢的高温性能和抗氧化以及耐腐蚀性能,为超硬高速钢及高温合金的重要合金元素,提高钢的Ms点,降低钢的淬透性。 Cr 缩小γ相区,形成γ相圈,在α铁中无限互溶,在γ铁中的最大溶解度为12.5%,中等碳化物形成元素,随着Cr含量的增加,可行成(Fe、Cr)3C,和7-3型23-6型。 增加钢的淬透性并有二次硬化作用,提高碳钢耐磨性,含量超过12%时,使钢有良好的高温抗氧化性能和耐氧化性介质腐蚀的作用,并增加钢的热强性。为不锈耐酸钢及耐热钢的主要合金化元素,含量高时,易发生δ相和475度脆性。 Cu 扩大γ相区但不能无限互溶,在α铁以及γ铁中的最大溶解度分别为2%和8.5%,在724度以及700度时。在α铁中的溶解度巨降至0.68%和0.52%。 当含量超过0.75%时,经固溶强化和时效后可产生时效强化作用,含量低时,其作用与镍相似。但较弱。含量高时,对热变形加工不利,如果超过0.35%时,在氧化气氛中加热,由于选择氧化作用,在表面会形成富铜相,在高温熔化并侵蚀钢表面的晶粒边界,在热变形加工时导致高温铜脆现象。如钢中同时含有含量1/3的镍,则可避免此种铜脆现象的发生,如用于铸钢件则无上述弊病。在低碳低合金钢中,特别是与磷同存在时,可提高钢的耐大气腐蚀性能。Cu2%-3%在A不锈钢中可提高其对硫酸、磷酸、盐酸等的抗腐蚀性及对应力腐蚀的稳定性。 H 扩大γ相区,在A中的溶解度远大于在铁素体中的溶解度,而在铁素体中的溶解度也随着温度的下降而巨减。 H使钢易产生白点等不允许有的缺陷,也是导致焊缝热影响区中发生冷裂的重要因素。因此,应采用一切可能的措施降低钢中的H含量。 Mn 扩大γ相区,形成无限固溶体,对铁素体及A均有较强的固溶强化作用,为弱碳化物形成元素,进入

金属材料中Si、C、Mn、S、P等元素的作用及影响

金属材料中Si、C、Mn、S、P等元素的作用及影响 1、硅(Si):在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂,所以镇静钢含有0.15-0.30% 的硅。如果钢中含硅量超过0.50-0.60%,硅就算合金元素。硅能显著提高钢的弹性极限,屈服点和抗拉强钼、钨、铬等结合,有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用,可制造耐热钢。含硅1-4%的度,故广泛用于作弹簧钢。在调质结构钢中加入1.0-1.2%的硅,强度可提高15-20%。硅和低碳钢,具有极高的导磁率,用于电器工业做矽钢片。硅量增加,会降低钢的焊接性能。 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。但含硅超过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钢 种的缘故。 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,所以硅钢片的磁滞损耗较低,硅能提高铁素体的磁导率,使硅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,从而减小了铁的磁时效作用。 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。 硅能促使铸钢中的柱状晶成长,降低塑性。硅钢若加热或冷却较快,由于热导率低,钢的内部和外部温差较大,因而易裂。 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。硅在钢中本来就有一定的残存,这是由于炼铁炼钢作为原料带入的。在沸腾钢中,硅限制在<0.07% ,有意加入时,则在炼钢时加入硅铁合金。 (1)对钢的显做组织及热处理的作用 A、作为钢中的合金元素,其含量一般不低于0.4 %。以固溶体形态存在于铁素体或奥氏体中,缩小奥氏体相区 B、提高退火、正火和淬火温度,在亚共析钢中提高淬透性 C、硅不形成碳化物,有强烈的促进碳的石墨化的作用,在硅含量较高的中碳和高碳钢中,如不含有强碳化物形成元素,易在一定温度条件下发生石墨化 D、在渗碳钢中,硅减小渗碳层厚度和碳的浓度 E、硅对钢水有良好脱氧作用 (2)对钢的力学性能的作用 A、提高铁素体和奥氏体的硬度和强度,其作用较Mn 、Ni 、Cr . W 、Mo、V 等更强;显著提高钢的弹性极限、屈服强度和屈强比(σs/σb).并提高应劳强度和疲劳比(σ-1/σb) B、硅含量超过3 %时显著降低钢的塑性和韧性;硅提高塑/脆转变温度 C、硅易使钢中形成带状组织,使横向性能低于纵向性能 D、改善钢的耐磨性能 (3)对钢的物理、化学及工艺性能的作用 A、降低钢的密度、热导率、电导率和电阻温度系数

钼元素对奥氏体不锈钢的影响

钼元素对奥氏体不锈钢的影响? 答:一般来说,简单的铬镍(及铬锰氮)奥氏体不锈钢仅用于要求不锈性和耐氧化性介质(比如硝酸等)的使用条件下,钼作为奥氏体不锈钢中的重要合金元素加入到钢中使其使用范围进一步扩大,钼的作用主要是提高钢在还原性介质(比H2SO4,H3PO4,以及一些有机酸和尿素环境)的耐蚀性,并提高钢的耐点腐蚀及缝隙腐蚀等性能. 1钼对组织的影响 钼和铬都是形成和稳定铁素体并扩大铁素体相区的元素,钼形成铁素体的能力与铬相当.钼还促进奥氏体不锈钢中金属间相,比如σ相,,κ相,和Laves相等的沉淀,对钢的耐蚀性和力学性能都会产生不利影响,告别是导致塑性,韧性下降,为使奥氏体不锈钢保持单一的奥氏体组织,随着钢中钼含量的增加,奥氏体形成元素(镍,氮及锰等)的含量也要相应提高,以保持钢中铁素体与奥氏体形成元素之间的平衡. 2钼对性能的影响

钼对奥氏体不锈钢的氧化作用不显著,因此当铬镍奥氏体不锈钢保持单一的奥氏体组织且无金属间析出时,钼的加入对其室温力学性能影响不大,但是,随着钼含量的增加,钢的高温强度提高,比如持久,蠕变等性能均获较大改善,因此含钼不锈钢也常在高温下应用,然而,钼的加入使钢的高温变形抗力增大,加之钢中常常存在少量δ铁素体因而含钼不锈钢的热衷加工性比不含钼钢为差,而且钼含量越高,热加工性能越坏,另外,含钼奥氏体不锈钢中容易一百万κ(σ)相沉淀,这将显著恶化钢的塑性和韧性,因此在含钼奥氏体不锈钢的生产,设备制造和应用过程中,要注意防止钢中金属间相的形成. 钼在奥氏体不锈钢中的主要作用是提高钢的耐还原性介质的腐蚀性能和耐点腐蚀,耐缝隙腐蚀等的性能.分别为钼对铬镍奥氏体不锈钢在硝酸,硫酸,醋酸,磷酸和尿素等介质中耐蚀性的影响,可以看出,除在氧化性介质HNO3中处,钼的作用都是有益的,因此含钼的奥氏体不锈钢一般不用天耐硝酸的腐蚀,除非硝酸中含F-,Cl-等离子,

不锈钢的耐腐蚀性主要是因为在钢中添加了较高含量的Cr元素

不锈钢的耐腐蚀性主要是因为在钢中添加了较高含量的Cr元素,Cr元素易于氧化,能在钢的表面迅速形成致密的Cr2O3氧化膜,使钢的电极电和在氧化介质中的耐蚀性发生突变性提高,不锈钢的耐腐蚀性能主要依靠表面覆盖的这一层极薄的(约1mm)致密的钝化膜,这层钝化膜与腐蚀介质隔离,是不锈钢防护的基本屏障,如果钝化膜不完整或有缺陷被破坏,不锈钢仍会被腐蚀。 不锈钢也会锈蚀,不锈钢板材、设备及附件的吊运、装配、焊接、焊缝检查(如着色探伤、耐压实验)及加工过程中带来的表面油污、划伤、铁锈、杂质、低熔点金属污染物、油漆、焊渣、飞溅物等,这些物质影响了不锈钢表面质量,破坏了其表面钝化膜,降低了表面耐蚀性,还易与以后接触的化学品中的腐蚀介质共同作用,引发点蚀、晶间腐蚀、甚至会导致应力腐蚀开裂。 了解一下各种元素对不锈钢的性能和组织的影响。 1.铬——是构成不锈钢的基本元素。 铬是决定不锈钢耐腐蚀性能的最基本元素。在氧化性介质中,铬能使钢的表面很快形成一层实际为腐蚀介质不能透过和不溶解的富铬的氧化膜,这层氧化膜很致密,并与金属基本结合得很牢固,保护钢免受外界介质进一步氧化浸蚀;铬还能有效地提高钢的电极电位。当含铬量不低于%原子时,可使钢的电极电位发生突变,由负电位升到正的电极电位。因而可显着提高钢的耐蚀性。铬的含量越高,钢的耐蚀性能越好。当含铬量达到25%、%原子时,会发生第二次第三次的突变,使钢具有更高的耐腐蚀性能。 2.镍——单独不能构成不锈钢 镍对不锈钢耐腐蚀的影响,只有它与铬配合时才能充分显示出来。因为,低炭镍钢要获得纯奥氏体组织,含镍量需达24%;要使钢在某些介质中的耐腐蚀性能显着改变,含镍量需在27%以上。所以,镍不能单独构成不锈钢。而在含铬18%的钢中加入9%的镍,就能使钢在常温下获得单一奥氏体组织,并可以提高钢对非氧化性介质(如:稀硫酸、盐酸、磷酸等)的耐蚀性,并能改善钢的焊接和冷弯等的工艺性能。 3.锰和氮——可代替铬镍不锈钢中的镍 锰和氮在不锈钢中有镍相仿的作用。锰的稳定奥氏体作用为镍的二分之一,而氮的作用比镍大很多,约为镍的40倍左右。因而锰和氮可代镍获得单一的奥氏体组织。但锰的加入会使含铬低的不锈钢耐蚀性降低。同时,高锰奥氏体钢不易加工。因此,在不锈钢中不单独使用锰,只用部分代替镍。 4.碳——在不锈钢中具有两重性 碳在不锈钢中的含量及其分布的形式,在很大程度上左右着不锈钢的性能和组织:一方面碳是稳定奥氏体元素,并作用的程度很大,约为镍的30倍,含碳量高的(马氏体)不锈钢,完全可以接受淬火强化,从而在机械性能方面可大大提高它的强度;另一方面由于碳和铬的亲和力很大,在不锈钢中要占用十七倍碳量的铬与它结合成碳化铬。随着钢中含碳量的增加,则与碳形成碳化物的铬越多,从而显着降低钢的耐蚀性。所以,从强度与耐腐蚀性能两方面来看,碳在不锈钢中的作用是互相矛盾的。在实际应用中,为了达到耐腐蚀的目的,不锈钢的含碳量一般较低,在大多在%左右,为了进一步提高钢的耐腐蚀能力,特别是抗晶间腐蚀的能力,常采用超低碳的不锈钢,含碳量在%甚至更低;但用于制造滚动轴承、弹簧、工具等不锈钢,由于要求有高的硬度和耐磨性,因而含碳量较高,一般均在~%之间。如9Cr18钢等。 5.钛和铌——能防止不锈钢的晶间腐蚀 不锈钢加热到450~800℃时,常常由于在晶界析出铬的碳化物而使晶界附近的含铬量下降形成贫铬区,导致晶界附近的电极电位下降,从而引起电化学腐蚀。这种腐蚀叫做晶间腐蚀。常见的如在焊缝附近的热影响区内发生的晶间腐蚀。而钛和铌是强碳化物形成元素,它与碳的亲和力比铬大得多,钢中加入钛或铌,就能使钢中的碳首先与钛或铌形成碳化物,而不与铬形成碳化物,从而保证晶界附近不致因贫铬而产生晶间腐蚀。因此,钛和铌常用来固定钢中的碳,提高不锈钢抗晶间腐蚀的能力,并改善钢的焊接性能。 钛或铌的加入量要根据含碳量而定,一般为:钛的加入量为含碳量的5倍,铌为碳的8倍。 6.钼和铜——能提高某些不锈钢对某些介质的耐腐蚀性能 钼和铜能提高不锈钢对硫酸、醋酸等腐蚀介质的耐蚀能力。钼还能显着提高对含氯离子的介质(如盐酸)以及有机酸中的耐蚀能力。但含钼的不锈钢不宜在硝酸中应用,含钼的不锈钢在沸腾的65%硝酸中的腐蚀速度比不含钼的增加一倍;铜加入铬锰氮不锈钢中,会加速不锈钢的晶间腐蚀。 钼对钢获得单一奥氏体组织有不利影响,因此在含钼钢中,为了使钢在热处理后具有单一的奥氏体组织。镍

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