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不锈钢中的主要合金元素及其作用

作者:bob 发布时间:2022-11-28 19:14:46点击:

  1、 铬 在不锈钢的合金元素中,铬是最主要的元素。 因为铬构成的致密、不变的 Cr2O3 薄膜的庇护,阻遏了介质对金属基体的继

  续渗透腐化,以是,钢中假如含铬量达 5%,就显现出必然的耐腐化感化。但不 是一切含铬的钢都能够作不锈钢利用,颠末多年的研讨和理论,人们发明,依 据腐化的电化学实际,为了进步钢的电极电位,把铬参加到铁基固溶体中时, 只要铬含量到达必然浓度,腐化也因而而削弱,钢的耐腐化机能才会较着进步。

  12.5%×铬原子量/铁原子量=12.5%×52/55.8=11.7% 这个 11.7%的铬含量就是组成不锈钢中含铬量的最低界线,亦即钢中铬含量 高于这个界线才可称为不锈钢。 固然,跟着腐化介质前提的差别,偶然钢中的铬含量还要进步,如在氧化 性较强的介质中,铬含量要高于 16%的钢才会有较着的钝化才能。产业中使用 的不锈钢的铬含量普通在 12%~30%。能够说,险些没有一种不锈钢不含铬,所 以说,铬是不锈钢中最主要的、起决议化的合金元素。 2、 镍 镍是优秀的耐腐化质料,可是,因价钱高贵和其他一些身分的限定,在 产业上很少使用纯镍,经常是作为一个主要的合金元素参加铁碳合金中来阐扬 感化。镍是构成不变奥氏体的元素,可是,低碳的镍钢中要得到纯奥氏体构造, 镍含量要到达 24%以上,而含镍量到达 27%才气使钢在某些介质中改进腐化性。 但是,当镍与铬配合存在于钢中时,镍的感化会发作很大的变革。好比, 在含 17%铬的铁素体不锈钢中,参加 2%阁下的镍当前,酿成了马氏体不锈钢。 铁素体不锈钢强度低,抗拉强度不敷 400N/mm2,不克不及经由过程热处置办法强化,而

  酿成马氏体不锈钢后,在加热和冷却时会发作相变,就可以够用热处置办法来调 整,如 1Cr17Ni2 钢,经 980~1020℃加热油淬后,再经差别温度的回火,其抗拉 强度可在 600~1100 N/mm2 之间调解,以满意利用请求。再好比,当把镍含量继 续进步到 8%阁下时,普通状况下可得到单相奥氏体构造,即被普遍使用的 18-8 奥氏体不锈钢,其比不异含量的铁素体不锈钢的马氏体不锈钢有更优秀的耐腐 蚀性,并且,加工机能、焊接机能、高温下的塑性和打击韧性更好。

  因而可知,镍在不锈钢中的使用次要是共同铬才气更好地阐扬感化,才气 改动不锈钢的构造,从而使不锈钢的力学机能、加工机能和在某些腐化介质中 的耐腐化机能获得很大的改进。 3、 碳

  碳是钢的次要构成元素,碳在钢中的含量及散布情势决议了钢的构造机能。 碳在不锈钢中对构造、力学机能、耐腐化机能有很大的影响,能够说是起主导 感化的。

  碳是一种激烈扩展奥氏体地区和不变奥氏体构造的元素,其感化水平约莫 是镍的 30 倍,以是,碳含量对不锈钢构造、机能的影响是较着的。

  可是,碳和铬的亲和力很大,极易与不锈钢中的铬分离构成碳-铬化合物, 碳越多,被分离的铬也越多,这一定使固溶体中的铬削减,从而使钢的耐腐化 才能受影响,出格是这类铬的碳化物沿晶粒界析出时,会惹起该处发生贫铬区, 惹起晶间腐化。从这方面看,碳对不锈钢的耐腐化机能起到有害感化。跟着冶 金手艺的前进,按照对不锈钢耐腐化机能的请求,呈现了愈来愈多的低碳、超 低碳的新的不锈钢。

  由上可见,碳在不锈钢中阐扬着无益和有害的两个方面的感化,这一点是 挑选和利用不锈钢及订定准确热处置办法时予以留意的。

  锰和氮能够替代铬镍不锈钢中镍,锰也是扩展奥氏体区和不变奥氏体构造 的元素,其感化结果相称于镍的 1/2,即 2%的氮在钢中的感化也是不变奥氏体, 而且感化的水平比镍还要大。锰在不锈钢中的使用次要是代替一部门镍,出格 是缺镍的国度以锰替代镍消费奥氏体不锈钢。

  锰关于奥氏体的感化与镍类似。但说得切当一些,锰的感化不在于构成奥 氏体,而是在于它低落钢的临界淬敏捷率,在冷却时增长奥氏体的不变性,抑 制奥氏体的合成,使高温下构成的奥氏体得以连结到常温。在进步钢的耐腐化 机能方面,锰的感化不大,如钢中的 含锰量从 0 到 10.4%变革,也不使钢在 氛围与酸中的耐腐化机能发作较着的改动。这是由于锰对进步铁基固溶体的电 极电位的感化不大,构成的氧化膜的防护感化也很低,以是产业上虽有以锰合 金化的奥氏体钢(如 40Mn18Cr4,50Mn18Cr4WN、ZGMn13 钢等),但它们不克不及作 为不锈钢利用。比方,欲使含 18%铬的钢在常温下得到奥氏体构造,以锰和氮 代镍的低镍不锈钢与元镍的铬锰氮不诱钢,今朝已在产业中得到使用,有的已 胜利地替代了典范的 18-8 铬镍不锈钢。 6、 硫

  在某些不锈钢中无意识的进步硫和硒元素,次要是为进步不锈钢,出格是 奥氏体不锈钢的切削机能。 7、 不锈钢中加钛或铌是为了避免晶间腐化。

  以前次要的十种元素对不锈钢的机能和构造的影响,除这些元素对不锈钢 机能与构造影响较大的元素之外,不锈钢中还含有一些其他的元素。有的是和 普通钢一样为常存杂质元素,如硅、硫、磷等.也有的是为了某些特定的目标 而参加的,如钴、硼、硒、稀土元素等。从不锈钢的耐腐化机能这一次要性子 来讲,这些元素相对已会商的九种元素,都长短次要方面的,固然云云,但 也不克不及完整疏忽,由于它们对不锈钢的机能与构造一样也发作影响。 8、 硅

  硅也是铁素体构成构成元素,在普通不锈钢中为常存杂质元素。能进步不 锈钢在氧化性介质中的耐腐化机能。硅的参加还可改进钢的锻造机能。 9、 磷

  在普通不锈钢中属于杂质元素,但其在奥氏体不锈钢中的风险性不像在一 般钢中那样明显,故含量可许可高一些,若有的材料提出可达 0.06%,以利于 冶炼掌握。个体的含锰的奥氏体钢的含磷量可达 0.06%(如 2Crl3NiMn9 钢) 以致 0.08%(如 Cr14Mnl4Ni 钢)。操纵磷对钢的强化感化,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。

  以上对每种合金元素在不锈钢中的感化和影响停止了阐明。需求指出的是, 不锈钢是多种元素共存的,这时候它们的影响要比每一个元素在不锈钢中的零丁作 用更庞大。以是,不只要思索每种元素的本身感化,还要思索它们之间的互相 感化和影响。总之,在阐发、利用不锈钢,在肯定不锈钢热处置标准时,都应 片面、综合地思索每种合金元素及其几种合金元素的综合感化。