合金元素对不锈钢性能的影响
元素含量对奥氏体不锈钢性能的影响

元素含量对奥氏体不锈钢性能的影响奥氏体不锈钢是一种常用的不锈钢材料,其具有优异的耐腐蚀性能和良好的加工性能。
元素含量对奥氏体不锈钢性能的影响十分重要,下面将详细介绍不同元素含量对奥氏体不锈钢性能的影响。
1.镍(Ni):镍对奥氏体不锈钢的影响非常显著。
适量添加镍可以提高奥氏体不锈钢的强度、塑性和耐腐蚀性能。
镍可以稳定奥氏体相并抑制铁素体相的形成,从而提高材料的耐蚀性和力学性能。
高镍含量的奥氏体不锈钢具有良好的耐高温和耐腐蚀性能,适用于化工、航空航天等领域。
2.铬(Cr):铬是不锈钢的主要合金元素,对奥氏体不锈钢的影响也非常显著。
铬可以形成致密的氧化铬层,保护不锈钢材料不受腐蚀。
适量添加铬可以提高奥氏体不锈钢的耐蚀性能,特别是在酸性环境和氯化物环境中的耐蚀性。
此外,铬还能提高奥氏体不锈钢的强度和硬度,延长材料的使用寿命。
3.碳(C):碳是奥氏体不锈钢的强化元素,适量的碳含量可以提高材料的强度和硬度。
但过高的碳含量会降低耐蚀性能,容易发生晶间腐蚀。
因此在奥氏体不锈钢中,碳含量一般低于0.08%,以保证良好的耐蚀性能。
4.锰(Mn):锰是奥氏体不锈钢的合金元素之一,可以提高材料的强度和硬度。
适量的锰添加也可以改善耐蚀性能,但过高的锰含量会降低材料的塑性。
5.氮(N):适量的氮含量可以有效提高奥氏体不锈钢的强度和硬度,同时还能改善材料的耐蚀性能。
氮会强化奥氏体相,提高材料的塑性和韧性。
除了上述主要元素外,还有一些其他合金元素也对奥氏体不锈钢的性能有影响。
例如钼(Mo)可以提高奥氏体不锈钢的耐蚀性,特别是在高温环境下的耐蚀性。
钛(Ti)和铌(Nb)可以防止晶间腐蚀,改善奥氏体不锈钢的焊接性。
硅(Si)可以提高奥氏体不锈钢的强度和耐蚀性能。
总之,不同元素的含量对奥氏体不锈钢的性能有明显的影响。
合理调控元素含量可以提高奥氏体不锈钢的强度、硬度、塑性和耐蚀性能,使其适应不同环境和工程应用的需求。
合金元素对不锈钢性能的影响

合金元素对不锈钢性能的影响不锈钢是一种具有耐腐蚀性的合金钢,在制造工业中广泛应用。
适当调整不锈钢中的合金元素含量可以改变不锈钢的性能,下面将对几种常见的合金元素对不锈钢性能的影响进行详细阐述。
1.铬(Cr):铬是不锈钢中最主要的合金元素,能够形成一层致密的氧化铬膜,阻隔了氧气与金属表面的接触,从而提供了不锈钢的耐腐蚀性。
在一般的不锈钢中,铬的含量大约在10-30%之间。
2.镍(Ni):镍可以提高不锈钢的强度、塑性和耐腐蚀性。
镍还能够提高不锈钢的抗氧化性能,在高温环境下不易失去光泽和变色。
此外,镍还能够提高不锈钢的焊接性能。
在不锈钢中,镍的含量通常在8-20%之间。
3.钼(Mo):钼能够增加不锈钢的耐腐蚀性能特别是对于硫酸、硝酸和盐酸等强酸。
钼还能够提高不锈钢在高温下的力学性能和抗蠕变性能。
通常情况下,不锈钢中的钼含量在2-3%之间。
4.锰(Mn):锰可以提高不锈钢的硬度和强度,并有利于钢的淬火性能。
此外,锰还能改善不锈钢的抗氧化性能和耐腐蚀性能。
在不锈钢中,锰的含量一般在1-2%之间。
5.钛(Ti):钛能够阻止不锈钢在高温下的晶粒长大,提高不锈钢的耐腐蚀性能、焊接性能和高温强度。
钛的含量一般在0.5-1.5%之间。
综上所述,合金元素对不锈钢性能的影响是多样的。
铬是最关键的合金元素,确定了不锈钢的耐腐蚀性能;镍和钼能够提高不锈钢的力学性能和抗腐蚀性能;锰可以改善不锈钢的淬火性能和抗氧化性能;钛则能够提高不锈钢的高温性能。
合理调整不锈钢中合金元素的含量,可以根据具体的应用需求,改变不锈钢的性能,使其更适合各种工业领域的使用。
Cr、Si、Al对不锈钢的影响

Cr、Si、Al对不锈钢的影响Cr、Si、Al是F形成元素,是不锈钢获得耐腐蚀性能的主要合金元素。
Cr在不锈钢表面形成致密的(FeCr)2O3,起强烈的钝化作用并使不锈钢的化学稳定性得到提高。
Si、Al也起同样作用,但是Si含量过高,会造成不锈钢的力学性能下降,以及可焊性降低。
Al主要用于沉淀硬化不锈钢,起细化晶粒,固溶强化的作用;用来提高不锈钢室温和高温的强度。
Ni对不锈钢的影响Ni是扩大A元素,当Ni大到9%时,可以获得稳定的A组织。
Ni能使不锈钢表面钝化,扩大钢在酸中的钝化范围。
单独使用Ni来获得A需要的数量很大,一般与Cr元素配合使用。
Mo和Cu对不锈钢的影响Mo是F形成元素。
不锈钢中加入Mo有以下作用:1.提高钢在非氧化介质中的稳定性。
2.抵抗Cl离子产生点腐蚀。
3.提高A钢的热强性。
由于是F化元,加入Mo时,应相应提高Ni的含量,以维持钢的全A。
Mo的增加会降低A不锈钢的韧性。
Cu可以提高钢对非氧化介质的抗腐蚀能力。
Cr-Ni不锈钢中加入Cu会产生弥散硬化组织,提高钢的热强性。
Ti和Nb对不锈钢的影响Ti和Nb对C的亲和力大于Cr,因而可以优先形成稳定的碳化物,降低晶间腐蚀倾向。
在Cr-Ni不锈钢中,Ti的加入量一般大于5倍的C,Nb的加入量一般大于8倍的C,这样可以使大部分的C形成碳化物,避免形成Cr23C6,从而减少了贫Cr区的存在。
例如:321中的Ti,347中的Nb。
它们的晶间腐蚀倾向小于304.S和P对不锈钢的影响属于有害元素,一般来说越低越好。
由于脱硫、脱磷存在一定矛盾,同时降S、P有一定困难。
目前不锈钢的S含量都比较低,而P含量偏高。
c对不锈钢的影响C是A形成元素,也可以提高钢的强度,但是对耐蚀性不利。
因为C与Cr的结合会造成晶界的贫Cr层。
C的增加还会造成可焊性降低。
不锈钢中的C含量一般控制在0.08%以下,对于含C量低于0.03%的用后缀L标识。
合金元素对不锈钢的影响各不相同,当加入多种元素时,它们的作用不是简单的叠加或抵消,因为它们相互之间有时会发生新的物理化学作用。
各种金属元素在钢中的作用

各种金属元素在钢中的作用1.铁(Fe):铁是钢的主要成分,赋予钢良好的强度和塑性。
纯铁本身并不适合作为结构材料,但与其他元素合金后可形成钢,使其具有更高的强度和耐用性。
2.碳(C):碳是钢中最重要的合金元素之一、适量的碳能提高钢的硬度和强度,增加其耐磨性和耐蚀性。
其中,碳含量在0.02%至2.1%之间的钢被广泛应用。
3.锰(Mn):锰能够提高钢的硬度和韧性,使钢更加耐磨和耐冲击。
锰还可以与硫、磷等杂质结合,形成易于熔化的夹杂物,从而提高钢的可塑性和加工性能。
4.硅(Si):硅在钢中作为脱氧剂,能够有效降低钢中的氧含量,从而减少气孔和夹杂物的形成。
硅对钢的强度和塑性影响有限,但有助于改善钢的耐腐蚀性能。
5.磷(P):磷的掺入可以提高钢的硬度和抗拉强度。
然而,高磷含量会降低钢的可塑性和韧性,并增加冷脆倾向。
因此,磷含量通常应控制在较低水平。
6.硫(S):硫主要存在于原材料中的钢中,并往往是不可避免的。
过高的硫含量会导致钢的脆化和冷脆倾向。
因此,控制硫含量对于保证钢的可锻性和韧性至关重要。
7.铬(Cr):铬是不锈钢中的主要合金元素之一,能够形成耐蚀的氧化层,提高钢的耐腐蚀性能。
铬还可以增加钢的硬度和强度,同时改善钢的高温强度和抗氧化性能。
8.镍(Ni):镍可以提高钢的韧性和可塑性,改善冷加工性能。
镍还能增加钢的耐腐蚀性能和高温强度,使钢具有更好的抗剪切、耐磨和耐腐蚀性能。
9.钼(Mo):钼能够提高钢的强度和韧性,特别是在高温下。
钼还能增加钢的耐腐蚀性能、抗磨性和切削性能,因此常用于制造高速钢和高温合金。
10.钛(Ti):钛能够提高钢的耐高温性能和抗腐蚀性能。
钛还能够与氮结合形成细小的碳化钛,提高钢的硬度和强度。
由于钛的昂贵和难处理性,其含量通常较低。
除了上述主要的金属元素外,钢中还可能含有其他元素,如铜、铝、氮等,它们也会对钢的性能产生影响。
这些元素的含量、相互作用和加工过程都将影响到钢的力学性能、耐蚀性能、可加工性等特性。
合金元素对铁素体不锈钢组织和性能的影响

合金元素对铁素体不锈钢组织和性能的影响合金元素是指添加到铁素体不锈钢中的非铁元素。
根据添加的合金元素的种类和添加量的不同,可以对铁素体不锈钢的组织和性能进行调控和改善。
以下是一些常见的合金元素对铁素体不锈钢组织和性能的影响。
1.碳(C):碳是铁素体不锈钢中最常见的合金元素之一、适量的碳添加可以增加不锈钢的硬度和强度,但会降低其耐腐蚀性能。
过量的碳添加会导致不锈钢产生铬碳化物沉淀而形成铁素体组织。
2.铬(Cr):铬是铁素体不锈钢中最重要的合金元素之一,主要起到抵抗腐蚀的作用。
铬与氧化剂反应生成致密的铬氧化物膜,形成有力的防护层,阻止了金属内部的腐蚀。
通常,铁素体不锈钢中铬含量应达到12%以上,以保证其良好的耐腐蚀性能。
3.钼(Mo):钼的主要作用是提高铁素体不锈钢的耐点蚀性和耐氯离子腐蚀性能。
添加适量的钼可以使不锈钢在酸性溶液和高氯离子环境中具有更好的耐腐蚀性。
此外,钼还可以降低铁素体不锈钢在高温下的晶间腐蚀敏感性。
4.镍(Ni):镍的主要作用是提高铁素体不锈钢的机械性能和耐冲击性。
适量的镍添加可以提高不锈钢的延展性和抗拉伸性能,同时增加其塑性和冷加工性能。
此外,镍还可以改善铁素体不锈钢的焊接性能。
5.锰(Mn):锰主要起到一些促进和稳定化的作用。
适量的锰添加可以改善铁素体不锈钢的热加工性能,并提高其强度和塑性。
高锰不锈钢具有良好的抗磁性能。
6.钛(Ti)和铌(Nb):钛和铌主要用于稳定不锈钢的碳化物和氮化物。
它们能够抑制铁素体的析出并提高不锈钢的耐腐蚀性能。
7.硼(B):硼的主要作用是改善不锈钢的热稳定性。
适量的硼添加可以降低铁素体不锈钢的热蚀变和固溶体的析出。
8.硫(S)和磷(P):硫和磷是常见的杂质元素,它们对铁素体不锈钢的性能有不利影响。
硫和磷会降低铁素体不锈钢的热加工性能、塑性和韧性,并导致晶间腐蚀倾向增加。
总之,合金元素的添加可以显著改善铁素体不锈钢的组织和性能。
合理控制合金元素的含量和比例,可以根据不同的应用需求,调整不锈钢的力学性能、耐腐蚀性能和加工性能。
各类合金元素在不锈钢中的作用

各类合金元素在不锈钢中的作用不锈钢是一种具有高抗腐蚀性能的合金材料,主要由铁、铬和碳组成。
然而,除了这些主要元素外,不锈钢中还经常添加其他合金元素以改善其性能和特性。
以下是各类合金元素在不锈钢中的作用:1.镍(Ni):镍是不锈钢中最常见的合金元素之一、它可以增加不锈钢的强度、延展性和耐腐蚀性能。
此外,镍还可以改良不锈钢的焊接能力和耐高温性能。
2.钼(Mo):钼可以提高不锈钢的耐腐蚀性能,特别是对酸性环境和氯离子的抵抗能力。
钼还可增加不锈钢的抗拉强度和硬度,改善其热稳定性和耐腐蚀性。
3.铌(Nb)和钛(Ti):这些元素可在高温下稳定铌和钛碳化物的形成,从而防止晶间腐蚀和析出物形成。
它们还能增加不锈钢的强度和耐腐蚀性,特别是在高温和氧化环境下。
4.铜(Cu):铜可以提高不锈钢的耐腐蚀性能,特别是对于硫酸等酸性环境的腐蚀。
此外,铜还可以增加不锈钢的抗热氧化性能、强度和硬度。
5.硼(B):硼主要用于改善不锈钢的焊接性能。
它可防止晶界腐蚀和析出物形成,提高不锈钢的抗氧化性能。
6.铝(Al):铝能够形成致密的氧化物保护膜,有效地防止不锈钢的腐蚀。
此外,铝还能提高不锈钢的强度、硬度和耐蚀性。
7.硅(Si):硅可增加不锈钢的硬度和强度,改善其耐磨性和耐蚀性。
它还能降低不锈钢的热膨胀系数,改善其高温稳定性和焊接性能。
8.磷(P)和硫(S):磷和硫在不锈钢中被认为是污染元素,因为它们会降低不锈钢的耐腐蚀性和机械性能。
因此,在不锈钢制造过程中,通常需要控制磷和硫的含量。
综上所述,不锈钢中的合金元素具有不同的作用,可以改善其耐蚀性、强度、硬度、热稳定性和焊接性能。
通过选择合适的合金元素组合,可以生产出具有各种特性的不锈钢材料,以满足不同应用需求。
各元素对不锈钢的性能和组织的影响和作用

各元素对不锈钢的性能和组织的影响和作用不锈钢是一种耐腐蚀的金属材料,通常由铁、铬、镍和一些其他元素组成。
不同元素的添加和含量会对不锈钢的性能和组织造成影响。
以下是各元素对不锈钢性能和组织的主要影响和作用。
1.铁(Fe):铁是不锈钢的主要成分,提供了不锈钢的韧性和强度。
铁的含量决定了不锈钢的晶粒度、硬度和强度。
2.铬(Cr):铬是不锈钢的主要合金元素,具有耐腐蚀性。
当铬含量达到10.5%以上时,形成一层致密的铬氧化物膜(即钝化层),可以防止常见的腐蚀介质侵蚀不锈钢表面。
3.镍(Ni):镍可以提高不锈钢的强度、塑性和耐腐蚀性能,同时也有助于提高焊接性能。
镍含量越高,不锈钢的抗晶粒腐蚀能力越强。
4.碳(C):碳含量对不锈钢的合金化程度和硬度有较大影响。
低碳不锈钢有良好的韧性和可焊性,而高碳不锈钢则具有较高的硬度和耐磨性。
5.锰(Mn):锰对不锈钢的强度和硬度有一定影响。
适量的锰可以提高热处理硬化的效果,并影响不锈钢的晶体结构。
6.非金属元素(氮、硫、氧):非金属元素的含量会影响不锈钢的耐腐蚀性能。
氮与铬结合能够显著改善不锈钢的耐腐蚀性能,而硫和氧会对不锈钢的耐腐蚀性能产生负面影响。
7.磷(P)和硅(Si):磷和硅的含量会对不锈钢的热处理过程和组织形成产生影响。
适量的磷可以提高不锈钢的强度和耐蚀性,而硅的添加则可提高不锈钢的高温氧化和耐蚀性能。
8.氢(H):氢会导致不锈钢脆性的产生,因此在制备和使用过程中要严格控制氢含量。
以上是各元素对不锈钢性能和组织的主要影响和作用。
不锈钢的配方和处理工艺可以根据具体的应用要求进行调整,以获得所需的力学性能、耐腐蚀性能和加工性能。
各化学元素对钢材的影响

各化学元素对钢材的影响钢材是一种重要的结构材料,用于建筑、制造、汽车等领域。
化学元素可以对钢材的性能产生不同的影响,包括强度、硬度、耐腐蚀性等。
下面将详细讨论各化学元素对钢材的影响。
1.碳(C):碳是钢材中最重要的元素之一,它对钢的强度和韧性有重要影响。
高碳钢具有较高的强度和硬度,但韧性较差。
低碳钢具有较好的可塑性和韧性,但强度较低。
适度的碳含量可以使钢材获得最佳的强度和韧性平衡。
2.硅(Si):硅可以提高钢材的硬度和抗腐蚀性。
在不锈钢制备过程中,硅可以帮助形成氧化铬层,从而提高钢材的耐腐蚀性能。
同时,硅还可以降低钢铁的磁性。
3.锰(Mn):锰可提高钢材的强度和硬度,并改善钢材的韧性。
锰和碳一起形成的碳化锰有助于提高钢的硬度和均匀性。
4.磷(P)和硫(S):磷和硫是常见的杂质元素,在通常情况下不利于钢材的性能。
磷会导致钢材脆性增加,而硫则会降低钢材的韧性。
因此,在钢材制备过程中,通常需要控制磷和硫的含量。
5.铬(Cr):铬是不锈钢中的重要合金元素,可以提高钢材的耐腐蚀性和抗氧化性。
铬与氧反应形成的氧化铬层可以防止钢材进一步氧化和腐蚀。
6.镍(Ni):镍可以提高不锈钢的抗腐蚀性和强度。
镍与铬一起形成的不锈钢可以在氧化环境下维持其表面亮度和防腐蚀能力。
7.钼(Mo):钼可以改变钢材的显微组织,提高钢材的强度和硬度,提高对热和机械应力的抵抗能力。
钼还可以增加钢材的耐蚀性,提高其在恶劣环境条件下的使用寿命。
8.钛(Ti):钛可以增加钢材的强度和硬度,并提高抗腐蚀性能。
通过与碳一起反应,钛可以形成碳化钛,改善钢材的耐磨性。
综上所述,化学元素对钢材的影响非常重要。
不同元素的含量可以调节钢材的强度、硬度、可塑性和抗腐蚀性能。
因此,在钢材制备和合金设计过程中,必须仔细控制化学元素的含量,以获得最佳性能的钢材。
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合金元素对不锈钢性能和特性的影响不锈钢中的化学成分决定着电极电位差的大小和腐蚀电流的大小。
1.铬铬称为铁素体形成元素,它有促使铁素体向奥氏体转变的倾向,对于非常低的碳含量,含铬量要超过13%,才能维持铁素体组织。
在含量大约为12%时,该元素通过自发形成一种稳定的、透明的钝化膜来延缓腐蚀。
较高的合金含量可通过强化薄膜和快速自我修复薄膜来提高抗腐蚀性。
商业品牌的不锈钢铬含量上限约为30%。
富铬氧化物具有尖晶石点阵,在许多介质中都有很高的稳定性。
铬含量越多,则其耐点蚀和缝隙腐蚀的能力就越强。
所谓的γ环区(奥氏体)是在铬含量约为11-13%情况下产生的。
如果其它奥氏体形成元素增加的话,铬含量可扩大至约16-18% 。
特别应该注意的是碳、氮和镍的影响,它们可扩大稳定奥氏体的范围。
如果不锈钢在加热和冷却过程中通过γ相区。
它经过铁素体——奥氏体——马氏体转变,而称为马氏体不锈钢,一般这样的不锈钢是磁性的类似铁并且可以通过热处理使其硬化。
另一方面,含铬17%的合金(很少甚至没有奥氏体形成元素)位于γ环的外边,保留了铁素体结构,但通过热处理不能使其硬化。
也有磁性(由于铁素体结构)称之为铁素体不锈钢,铁素体不锈钢在所有温度下为一同相。
2.镍如果铁用约18%的铬和8%的镍来合金化,γ环区则可扩大。
铁素体仍然在形成,但转变速度非常缓慢,以致当含铬18%合金中的镍含量达到8%,甚至温度在零下时,奥氏体还继续存在。
奥氏体合金的特征是虽然热处理也不能马氏体化和淬硬化。
这些特征对所有奥氏体牌号都是共同的。
由于镍可促进奥氏体相的稳定,所以它被称为奥氏体化元素,可将奥氏体使用范围扩大到低温区。
碳和氮很早就表现出它们有类似的性能,即允许用低的镍含量去达到相同的奥氏体级别或允许加入较多的辅助合金而不出现二次相沉淀。
图4-7所示为含碳很低的三元合金在室温情况仍存在奥氏体的成分范围。
奥氏体合金可以通过冷加工来硬化,与此同时产生少量的铁素体或马氏体,并具有轻微的马氏体特征,强度也有所提高。
在生产异形铸造产品时,经过慎重考虑使之含有少量的铁素体,以改善其可铸造性并将成为引人注意的马氏体组织。
镍可提高韧性和延展性,这就使之更容易加工、制造和焊接。
同时,对酸的抗腐蚀能力也增强了,另外还可降低酸耗。
镍还可提高保持钝化膜的能力以及在腐蚀介质中的抗蚀能力。
镍较难氧化,故氧化膜中含镍量极低;氧化膜下富集镍,可增加氧化膜的稳定性。
铬不锈钢中加入镍,可提高其在硫酸、醋酸、草酸及中性盐中的耐腐蚀性。
3. 碳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。
4. 钼钼可提高钝化膜的强度,增强耐点蚀和耐缝隙腐蚀等局部腐蚀的抵抗能力,特别是在卤盐或海水中有氯离子存在的情况下。
钼也可提高对氯化物应力腐蚀裂纹的抵抗能力。
利用固溶强化的方法钼可提高奥氏体牌号的高温强度和马氏体牌号的抗回火能力。
钼能提高不锈钢的钝化能力,扩大不锈钢的钝化介质(热硫酸、稀盐酸、磷酸及有机酸等)范围。
不锈钢中加入钼,可形成含钼的氧化膜,该氧化膜具有更高的稳定性,在许多强氧化介质中都不易溶解。
它可以防止卤族元素离子对氧化膜的破坏。
因Cl-1半径很小,可穿透不够致密的氧化膜,与钢起作用,生成可溶的腐蚀产物,在局部区域形成点腐蚀。
5. 锰和氮锰对于奥氏体的作用与镍相似。
但说得确切一些,锰的作用不在于形成奥氏体,而是在于它降低钢的临界淬火速度,在冷却时增加奥氏体的稳定性,抑制奥氏体的分解,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%变化,也不使钢在空气与酸中的耐腐蚀性能发生明显的改变。
这是因为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。
锰可提高铬不锈钢在有机酸(醋酸、甲酸、乙醇酸)中的耐腐蚀性,促使铬不锈钢达到钝化状态。
锰也能提高钢的强度。
氮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。
渗氮可补偿低碳不锈钢强度的降低,提高所用温度下超低碳不锈钢的强度。
渗氮量在0.1~0.25%,超过0.25%,可能会引起气孔、氮化物析出等问题。
氮也可增加金相的稳定性,增加不锈钢的惰性,强化添加Cr、Mo元素的抗腐蚀效果。
在奥氏体及双相不锈钢中可增强耐点蚀、缝隙腐蚀和抗氯离子腐蚀的能力,并减少金属间相(б)在高温或焊接时析出的机会。
金属间相是指由钢中的两种或两种以上的金属元素构成的金属间化合物。
凡以元素周期表中过渡族元素(锰、铁、钴和镍等)为基体,含有A副族元素(钛、钒和铬等)的合金系在适合生成的条件下都能形成一系列金属间相。
4.其它元素硅是一个铁素体形成元素;碳、氮、锰、铜和钴的作用和镍一样可以可促进奥氏体的形成。
有时候对冶炼过程这些元素必然会出现并不是不可避免的,但是有时为了改善特殊性能它们是有意加入的。
碳和氮是间隙合金化元素,它们可提高室温和高温下的机械性能。
此种改善也会导致屈服强度、拉伸强度和蠕变断裂值的提高。
在奥氏体和双相不锈钢中,氮可提高抗点蚀能力并减少金属间相(б)在高温或焊接时析出的机会。
硫、晒和铅可改善机械切削加工性能,但是有降低苛刻条件下耐腐蚀能力的趋向。
钛和铌能优先与碳和氮结合形成碳化物和氮化物。
这样就可以改善高温强度性能并阻止铬的碳化物的形成。
如果形成铬的碳化物,则会在晶界附近形成贫铬区并使之对晶间腐蚀十分敏感。
为了使加入的元素对稳定化不锈钢产生最大的效果,需要进行特殊的热处理。
在ASTM技术规范中包括了该种热处理,它是作为一种补充要求加以规定的。
铌对高温蠕变断裂强度也会有一些帮助。
硅和铝可改善抗氧化性能。
铜的加入可以提高对稀酸的抗酸能力,特别是对硫酸。
铜的大量加入(3-4%)可生成一种具有低加工硬化率的合金,而且易于成形,如紧固件的冷顶锻工序。
铜可提高对稀酸特别是硫酸的抗酸能力;加入3~4%的铜具有较低的加工硬化氯,易于成形,析出的铜离子还有杀菌作用。
硫、硅和铅可改善机械切削性能,但会降低耐腐蚀能力。
钴作为合金元素在钢中应用不多,这是因为钴的价格高及其在其它方面(如高速钢、硬质合金、钴基耐热合金、磁钢或硬磁合金等)有着更重要的用途。
在一般不锈钢中加钴作合金元素的也不多,常用不锈钢如9Crl7MoVCo钢(含1.2-1.8%钴)加钴,目的并不在于提高耐腐蚀性能而在于提高硬度,因为这种不锈钢的主要用途是制造切片机械刃具、剪刀及手术刀片等。
高铬铁素体不锈钢Crl7Mo2Ti钢中加0.005%硼,可使在沸腾的65%醋酸中的耐腐蚀性能提高。
加微量的硼(0.0006~0.0007%)可使奥氏体不锈钢的热态塑性改善。
少量的硼由于形成低熔点共晶体,使奥氏体钢焊接时产生热裂纹的倾向增大,但含有较多的硼(0.5~0.6%)时,反而可防止热裂纹的产生。
因为当含有0.5~0.6%的硼时,形成奥氏体-硼化物两相组织,使焊缝的熔点降低。
熔池的凝固温度低于半溶化区时,母材在冷却时产生的张应力,由处于液态.固态的焊缝金属承受,此时是不致引起裂缝的,即使在近缝区形成了裂纹,也可以为处于液态-固态的熔池金属所填充。
含硼的铬镍奥氏体不锈钢在原子能工业中有着特殊的用途。
稀土元素如铈、镱和镧的加入可提高抗氧化性能并且使之用较低含量的铬和镍即可获得与合金化元素含量较高的合金相似的抗氧化性能。
稀土元素应用于不锈钢,目前主要在于改善工艺性能方面。
如向Crl7Ti钢和Cr17Mo2Ti钢中加少量的稀土元素,可以消除钢锭中因氢气引起的气泡和减少钢坯中的裂纹。
奥氏体和奥氏体-铁素体不锈钢中加0.02~0.5%的稀土元素(铈镧合金),可显著改善锻造性能。
曾有一种含19.5%铬、23%镍以及钼铜锰的奥氏体钢,由于热加工工艺性能在过去只能生产铸件,加稀土元素后则可轧制成各种型材。
Ni、Mn、Co、C、N、Cu等元素与Fe相互作用能扩大γ区,是奥氏体形成元素;而Cr、V、Mo、W、Ti、Al、Si、Nb、Ta、Zr等元素与Fe相互作用能缩小γ区,是铁素体形成元素。