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溶于铁中:几乎所有的合金元素(除Pb外)都可溶入铁中,形成合金铁素体或合金奥氏体,按其对α-Fe或γ-Fe的作用,可将合金元素分为扩大奥氏体相区和缩小奥氏体相区两大类。扩大γ相区的元素—亦称奥氏体稳定化元素,主要是Mn、Ni、Co、C、N、Cu等,它们使A3点(γ-Feα-Fe的转变点)下降,A4点(γ-Fe的转变点)上升,从而扩大γ-相的存在范围。其中Ni、Mn等加入到一定量后,可使γ相区扩大到室温以下,使α相区消失,称为完全扩大γ相区元素。另外一些元素(如C、N、Cu等),虽然扩大γ相区,但不能扩大到室温,故称之为部分扩大γ相区的元素。缩小γ相区元素——亦称铁素体稳定化元素,主要有Cr、Mo、W、V、Ti、Al、Si、B、Nb、Zr等。它们使A3点上升,A4点下降(铬除外,铬含量小于7%时,A3点下降;大于7%后,A3点迅速上升),从而缩小γ相区存在的范围,使铁素体稳定区域扩大。按其作用不同可分为完全封闭γ相区的元素(如Cr、Mo、W、V、Ti、Al、Si等)和部分缩小γ相区的元素(如B、Nb、Zr等)。形成碳化物:合金元素按其与钢中碳的亲和力的大小,可分为碳化物形成元素和非碳化物形成元素两大类。常见非碳化物形成元素有:Ni、Co、Cu、Si、Al、N、B等。它们基本上都溶于铁素体和奥氏体中。常见碳化物形成元素有:Mn、Cr、W、V、Nb、Zr、Ti等(按形成的碳化物的稳定性程度由弱到强的次序排列),它们在钢中一部分固溶于基体相中,一部分形成合金渗碳体,含量高时可形成新的合金碳化合物。
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抗高温碳化:高温碳化是材料暴露于高温下含碳的气体或液态环境中由于气体与材料表面发生高温反应,吸附在其表面上那一部分碳原子产生的表面增碳现象。金属表面吸收大量的谈,碳连续不断地渗入金属内部,当超过了碳在金属中的溶解度,高温下降形成许多不稳定的碳化物、析出石墨等,这就大大地降低了材料的耐腐蚀性能和综合力学性能。特别是不锈钢和耐热钢,由于碳化,在钢中出现大量的碳化铬,从而造成钢的贫铬,使耐腐蚀性能及抗高温氧化性能显著降低。碳化是一种危害很大的高温腐蚀形态,但它不像高温氧化和硫化那样普遍。使用高合金的耐热钢是解决高温碳化的重要途径。在工程中常用25Cr-20Ni钢和25Cr-35Ni钢来制造高温裂解炉的炉管,效果很好。硅是提高钢抗高温碳化的有利元素之一,但它在钢中的含量不宜超过2%。碳化物稳定元素铌、钛、钨等对提高抗高温碳化性能是有利的。改变气氛的成分能改变碳化条件,改善高温碳化的环境1Cr6Si2Mo钢●用途: 用于工作温度小于600℃的锅炉吊挂、省煤器管夹、定位板,工作温度小于650℃以下的燃气轮机气缸衬套,还广泛用于石油工业等。●工艺性能:1.冶炼:电炉冶炼。2.热加工:始锻温度1160℃,终锻温度850℃,锻轧后砂冷或堆冷。该钢有空淬现象,热加工后快冷后发生裂纹,应缓冷。另外,该钢有脱碳倾向,加热时温度阶段应保证断面温度均匀,如保持时间长,应保持还原气氛。3.冷加工:薄板(<3mm)可在室温下弯曲、卷边,如需要进行较复杂的成型,则可预热到200℃,以提高塑性。如果变形量打,也可分几次变形,中间经过应力退火。 4.切削性能:切削性能尚可,由于含铬量较高,故较粘、较韧。
合金元素对钢的机械性能的影响:1.对退火状态下钢的机械性能的影响结构钢在退火状态下的基本相是铁素体和碳化物。合金元素溶于铁素体中,形成合金铁素体,依靠固溶强化作用,提高强度和硬度,但同时降低塑性和韧性。2.对退火状态下钢的机械性能的影响由于合金元素的加入降低了共析点的碳含量、使C曲线右移,从而使组织中的珠光体的比例增大,使珠光体层片距离减小,这也使钢的强度增加,塑性下降。但是在退火状态下,合金钢没有很大的优越性。由于过冷奥氏体稳定性增大,合金钢在正火状态下可得到层片距离更小的珠光体,或贝氏体甚至马氏体组织,从而强度大为增加。Mn、Cr、Cu的强化作用较大,而Si、Al、V、Mo等在一般含量(例如一般结构钢的实际含量)下影响很小。3.对淬火、回火状态下钢的机械性能的影响合金元素对淬火、回火状态下钢的强化作用显著,因为它充分利用了全部的四种强化机制。淬火时形成马氏体,回火时析出碳化物,造成强烈的第二相强化,同时使韧性大大改善,故获得马氏体并对其回火是钢的经济和有效的综合强化方法。合金元素加入钢中,首要的目的是提高钢的淬透性,保证在淬火时容易获得马氏体。其次是提高钢的回火稳定性,使马氏体的保持到较高温度,使淬火钢在回火时析出的碳化物更细小、均匀和稳定。这样,在同样条件下,合金钢比碳钢具有更高的强度。
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