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標(biāo)題:各元素對不銹鋼的性能和組織的影響和作用
目前已知的化學(xué)元素有100多種,在工業(yè)中常用的鋼鐵材料中可以遇到的化學(xué)元素約二十多種。對于人們在與腐蝕現(xiàn)象作長期斗爭的實踐而形成的不銹鋼這一特殊鋼系列來說,最常用的元素有十幾種,除了組成鋼的基本元素鐵以外,對不銹鋼的性能與組織影響最大的元素是:碳、鉻、鎳、錳、硅、鉬、鈦、鈮、鈦、錳、氮、銅、鈷等。這些元素中除碳、硅、氮以外,都是化學(xué)元素周期表中位于過渡族的元素。
1.鉻(Cr):在不銹鋼中的決定作用
鉻之所以成為決定不銹鋼性能的主要元素,根本的原因是向鋼中添加鉻作為合金元素以后,促使其內(nèi)部的矛盾運(yùn)動向有利于抵抗腐蝕破壞的方面發(fā)展。這種變化可以從以下方面得到說明:①鉻使鐵基固溶體的電極電位提高②鉻吸收鐵的電子使鐵鈍化。
作用:抗氧化、耐腐蝕、強(qiáng)硬度耐磨,同時也是耐熱鋼的不可缺少元素;
2.碳( C ):在不銹鋼中的兩重性
碳是工業(yè)用鋼的主要元素之一。的性能與組織在很大程度上決定于碳在鋼中的含量及其分布的形式,在不銹鋼中碳的影響尤為顯著。
作用:從強(qiáng)度與耐腐燭性能兩方面來看,碳在不銹鋼中的作用是互相矛盾的,即會增加硬度,降低耐腐蝕性,降低可塑性和韌性;
3. 鎳( Ni ):在不銹鋼中的作用是在與鉻配合后才發(fā)揮出來的
鎳是優(yōu)良的耐腐蝕材料,也是合金鋼的重要合金化元素。鎳與鉻同時存在于不銹鋼中時,含鎳的不銹鋼具有許多可貴的性能。
鎳作為合金元素在不銹鋼中的作用,在于它使高鉻鋼的組織發(fā)生變化,從而使不銹鋼的耐腐蝕性能及工藝性能獲得某些改善。
作用:形成奧氏體組織的重要元素,具有增強(qiáng)鋼種耐腐蝕、耐熱、塑性和韌性等優(yōu)點;
4、鉬(Mo):在高等級不銹鋼中都含有鉬元素
在不銹鋼中起到耐氯化物(譬如海水氯離子腐蝕)腐蝕作用。
作用:增強(qiáng)耐點腐蝕及晶間腐蝕能力、增強(qiáng)高溫下性能;
5、鈦(Ti)::防止不銹鋼的晶間腐蝕
不銹鋼的碳含量較高時,在焊接時容易引起鉻偏析,即形成各的碳化物,形成晶間腐蝕,是因為焊縫附近缺鉻,降低了不銹鋼的耐腐蝕性。在加入鈦之后可改善該種狀況;
作用:增強(qiáng)鋼種耐晶間腐蝕、增強(qiáng)硬度和韌性;
6、錳(Mn):可替代鉻鎳不銹鋼中的鎳
錳和鎳具有很多相似的地方,在一些不銹鋼中錳主要用來替鎳,增強(qiáng)奧氏體組織的穩(wěn)定性。但錳有很多自己的特點,如價格相對便宜,提高材料的機(jī)械強(qiáng)度和中溫性能。此外還有增加N的在金相中的溶解度作用。
作用:替代鎳元素,增加強(qiáng)度,但耐腐蝕性降低;
除了以上元素外,不銹鋼中的其它元素作用如下:
銅(Cu):可增加不銹鋼的耐腐蝕性能,一些含銅鋼種具有抗菌性;
氮(N): 是惰性元素,可以用來穩(wěn)定鋼種組織,增強(qiáng)抗氧化性和耐腐蝕性;鈮(Nb)也可增強(qiáng)鋼種耐晶間腐蝕;
硅(Si):在奧氏體中增強(qiáng)耐熱性;鈷在于提高硬度;
硼(B): 提高部分鋼種耐酸性和改善奧氏體塑性;
磷(P): 在一般不銹鋼中都是雜質(zhì)元素,也有用來提高硬度;
硫(S)和硒(Se): 在一般不銹鋼中也是常有雜質(zhì)元素,但適當(dāng)應(yīng)用可增加切削性;不過降低耐腐蝕性能;