各种合金元素对不锈钢组织和性能的影响.doc
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1、_ 各种合金元素对不锈钢组织和性能的影响从物理冶金学原理可知,合金的化学成份决定其各种热处理状态和加工处理状态下的金相结构和组织。以化学成份为基础,加上金相结构和组织决定着该合金材料的性能。为了比较系统地理解众多不锈钢牌号的异同和各种合金元素对加工性能的影响,下面介绍不锈钢中主要合金元素铬、镍、硅、锰、钼、铜、铝、氮、钛、铌和碳对其金相结构、组织和性能。一、 合金元素的影响1、铬、镍、铝、为形成铁素体的元素,是不锈钢获得耐腐蚀性能的主要合金元素。在碳钢的基础上加入足够量的铬(wcr 12%),既可使钢在氧化性介质中产生一种与基体组织牢固结合的铬铁氧化物(FeCr)2O3的钝化膜;又能提高钢在电
2、介质中的电极电位,从而使化学稳定性得到提高。硅和铝同样能使钢在氧化性介质中生成致密的保护膜,其中铝的作用比铬还强烈。在奥氏体型耐热钢中,这些元素均能提高其抗氧化性。在18-8型不锈钢中,当硅的质量分数从0.4%提高到2.4%时,钢在980时抗氧化性能提高22倍。如果硅含量过高,会严重恶化稳定奥氏体型钢的焊接性,故必须严格控制硅在钢中的含量。铝在沉淀硬化型不锈钢中,可以提高其室温和高温的强度。2、镍 为形成奥氏体的元素。能使合金表面钝化,扩大钢在酸中的钝化范围,但不能改善其对稀硝酸的耐蚀性。它能提高不锈钢抗硫酸、盐酸等腐蚀介质的性能,是耐蚀钢的主要合金元素,如果单独使用镍作为不锈钢合金元素,其质
3、量分数要高达24%才能得到全奥氏体组织,但这是极为不经济的。而在低碳铬不锈钢(wcr17%)的基础上,只需加入质量分数为9%的镍。即可获得耐蚀性好、综合力学性能也好的室温下稳定的奥氏体组织,既能满足钢的耐蚀性要求,又能提高钢的高温强度和抗氧化性能,成为一种具有良好综合性能的钢种。3、钼和铜 钼是形成铁素体的元素。在铬不锈钢中加入钼,可以提高钢在非氧化性介质中的稳定。它的独特之处是能抵抗氯离子(Cl-)产生的点腐蚀;同时也能提高奥氏体型钢的热强性,改善奥氏体钢短时塑性和持久塑性,对焊接有利。但是钼的加入将会缩小钢中奥氏体相区,使奥氏体型不锈钢中出现铁素体相。为此,在含钼的单相奥氏体不锈钢中,相应
4、的奥氏体不锈钢形成元素,如镍、锰、氮等的含量略有增加,目的是维持其全奥氏体组织。对于双相不锈钢,钼促成铁素体,对提高耐点腐蚀性能和提高抗应力腐蚀性能都是有益的。但钼含量多则会降低奥氏体型不锈钢的韧性。 在铬镍不锈钢中加入铜能促使钢产生弥散硬化组织,提高钢的热强性。与钼配合使用,可进一步提高铬镍不锈钢在稀硫酸中的耐蚀性能。列入我国国家标准的牌号钢板有0Cr18Ni12Mo2Cu2和00Cr18Ni14Mo2Cu2等。4、 锰和氮 锰和氮对提高不锈钢的耐蚀性能没有直接影响,但它们都是促进和稳定奥氏体的有效元素,其中氮比锰的作用更为强烈。为了节省昂贵的镍的用量,可用它们替代奥氏体型不锈钢中的一部分镍
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