For å forbedre og forbedre visse egenskaper av stålet og for å oppnå visse spesielle egenskaper kalles elementene som tilsiktet blir tilsatt under smelteprosessen legeringselementer. Vanligvis brukte legeringselementer inkluderer krom, nikkel, molybden, wolfram, vanadium, titan, tantal, zirkonium, kobolt, silisium, mangan, aluminium, kobber, bor, sjeldne jordarter og lignende. Fosfor, svovel, nitrogen, etc. spiller også en legeringsrolle i noen tilfeller.
(1) krom (kr)
Krom kan øke herdbarheten av stål og medføre sekundær herding, kan forbedre hardheten og slitestyrken i karbonstål uten å gjøre stålet sprø. Når innholdet overstiger 12%, har stålet god oksidasjonsmotstand og korrosjonsbestandighet mot oksidasjonsmotstand, og øker også stålets termiske styrke. Krom er hovedlegeringselementet i rustfritt stål syrefast stål og varmebestandig stål.
Krom kan øke styrken og hardheten til karbonstålet i rullende tilstand, og redusere forlengelse og reduksjon av arealet. Når krominnholdet overstiger 15%, vil styrken og hardheten reduseres, og forlengelsen og reduksjonen i området vil øke tilsvarende. Deler som inneholder kromstål, er lett malt for å oppnå høyere overflatekvalitet.
Kromens hovedrolle i den slokkede og herdede strukturen er å forbedre herdbarheten, slik at stålet etter slokking og temperering har bedre omfattende mekaniske egenskaper, i det karburerte stål kan også danne kromkarbid, og derved øke overflaten av materialets motstand Slipe .
Kromholdig fjærstål er ikke utsatt for avkoking under varmebehandling. Krom kan forbedre slitestyrken, hardheten og den røde hardheten til verktøystålet og har god tempereringsstabilitet. I elektrotermiske legeringer kan krom øke oksidasjonsmotstanden, elektrisk motstand og styrke av legeringen.
(2) Nikkel (Ni)
Nikkel styrker ferrit og forynner perlitt i stål. Den totale effekten er å øke styrken og har ingen signifikant effekt på plastisitet. Generelt, for lavkarbonstål som brukes i stålrulling, normalisering eller glødning uten behov for kondisjonering, kan en viss mengde nikkel øke styrken av stålet uten å redusere sin seighet betydelig. Ifølge statistikk kan hver økning på 1% nikkel øke styrken med 29,4 Pa. Med økningen av nikkelinnholdet øker utbyttet av stål raskere enn strekkfastheten, slik at forholdet mellom nikkelholdig stål kan være høyere enn for vanlig karbonstål. Nikkel øker styrken av stål, mens den har mindre effekt på seighet, plastisitet og ytelse av andre prosesser enn andre legeringselementer. For medium karbonstål, som nikkel reduserer perlit transformasjonstemperaturen, blir perlittet fint; og fordi nikkel reduserer karboninnholdet i eutektoidpunktet, er perlittmengden større enn for karbonstålet med samme karboninnhold. Styrken av nikkelholdig pearlitisk ferritisk stål er høyere enn for karbonstål med samme karboninnhold. Omvendt, hvis styrken til stålet er den samme, kan karboninnholdet i det nikkelholdige stål reduseres hensiktsmessig, og stålets seighet og plastisitet kan forbedres. Nikkel kan forbedre motstanden av stål til tretthet og redusere følsomheten til stål til gapet. Nikkel reduserer den sprø overgangstemperaturen i stål ved lave temperaturer, noe som er av stor betydning for lavtemperaturstål. Nikkel inneholdende 3,5% stål kan brukes ved -100 ° C, og nikkel inneholdende 9% stål kan fungere ved -196 ° C. Nikkel øker ikke motstanden av stål for å krype og er derfor vanligvis ikke brukt som et styringselement for varmfast stål.
I jern-nikkel legeringer med høyt nikkelinnhold endres den lineære ekspansjonskoeffisienten betydelig med økningen eller reduksjonen i nikkelinnholdet. Med denne funksjonen er det mulig å designe og produsere presisjonslegeringer, bimetaler, etc. med svært lave eller bestemte lineære ekspansjonskoeffisienter.
I tillegg er nikkel ikke bare motstandsdyktig mot syre, men også motstandsdyktig overfor alkali, og har korrosjonsbestandighet mot atmosfæren og saltet. Nikkel er et av de viktigste elementene i rustfritt syrefast stål.
(3) Molybden (Mo)
Molybden forbedrer herdbarheten og termisk styrke i stål, forhindrer temperament brittleness, øker remanens og koercivitet, og motstår korrosjon i visse medier.
I det slokkede og herdede stålet kan molybden slukke og herde delene med større seksjoner, forbedre temperasjonsmotstanden eller tempereringsstabiliteten til stålet, og la delene bli temperert til høyere temperatur, og dermed eliminere effektivt (eller redusere resterende stress og forbedre plastisitet.
I tillegg til de ovennevnte funksjonene kan molybden i karburerte stål også redusere tendensen til karbider for å danne et kontinuerlig nettverk ved korngrensene i det karburerte lag, redusere gjenværende austenitt i det karburerte lag og relativt øke overflatelaget. Slitestyrken.
I smideformen kan molybden også opprettholde en relativt stabil stålhardhet og øke deformasjonen. Sprekk og slitestyrke.
I rustfritt syrefast stål kan molybden ytterligere øke motstanden mot organiske syrer (myresyre, eddiksyre, oksalsyre, etc.), samt hydrogenperoksid, svovelsyre, svovelsyre, sulfater, syrefarger og blekevæsker. Spesielt, på grunn av tilsetningen av molybden, forhindres tendensen til pitting korrosjon forårsaket av tilstedeværelsen av kloridioner.
W12Cr4V4Mo høyhastighetsstål som inneholder ca 1% molybden har slitestyrke, tempererende hardhet og rød hardhet.
(4) Tungsten (W)
I tillegg til å danne karbider i stål, oppløses wolfram delvis i jern for å danne en fast løsning. Effekten ligner på molybden, og den generelle effekten er ikke like signifikant som molybden i form av massefraksjon. Hovedprøven av wolfram i stål er økt temperamentstabilitet, rød hardhet, termisk styrke og økt slitestyrke på grunn av dannelsen av karbider. Derfor brukes den hovedsakelig for verktøystål, for eksempel høyhastighetsstål, varm smiingstål og så videre.
Tungsten danner ildfaste karbid i høyfjærstål. Når det er temperert ved høyere temperaturer, kan det lette aggregasjonsprosessen av karbider og opprettholde høy høy temperaturstyrke. Tungsten kan også redusere overopphetingsfølsomheten til stål, øke herdbarheten og øke hardheten. 65SiMnWA fjærstål har svært høy hardhet etter varmrulling. Vårstål med 50mm2-seksjon kan herdes i olje og kan brukes som en viktig vår underlagt tung belastning, varmebestandighet (mindre enn 350 ° C) og påvirket. 30W4Cr2VA høyfaste varmebestandig høyverdig vårstål, med stor herdbarhet, slokking 1050 ~ 1100 ° C, 550 ~ 650 ° C temperert etter strekkstyrken på 1470 ~ 1666Pa. Det brukes hovedsakelig til å lage fjærer som brukes ved høye temperaturer (opp til 500 ° C).
På grunn av tilsetning av wolfram kan slitasjebestandigheten og bearbeidbarheten av stålet bli betydelig forbedret. Derfor er wolfram det viktigste elementet i legeringsverktøyet stål.
(5) vanadium (V)
Vanadium og karbon, ammoniakk, oksygen har en sterk affinitet, med dannelsen av de tilsvarende stabile forbindelser. Vanadium eksisterer hovedsakelig i form av karbider i stål. Hovedrollen er å avgrense mikrostruktur og korn av stålet og øke styrken og seigheten i stålet. Når den faste oppløsningen oppløses ved høy temperatur, økes herdbarheten; Omvendt, når det er til stede som et karbid, blir herdbarheten redusert. Vanadium øker tempereringsstabiliteten til det slokkede stål og gir en sekundær herdingseffekt. Innholdet av vanadium i stål er vanligvis ikke mer enn 0,5% unntatt høyhastighets verktøystål.
Vanadium kan forfine korn i vanlige legeringer med lavkarbonstål, øke styrken, utbyttet og lavtemperaturegenskapene etter normalisering, og forbedre sveisegenskapene til stål.
Vanadium i legeringens strukturelle stål vil redusere herdbarheten under de generelle varmebehandlingsbetingelsene, så det brukes ofte sammen med elementer som mangan, krom, molybden og wolfram i stålkonstruksjonen. Vanadium i det slokkede og herdede stålet er hovedsakelig for å øke styrken og utbyttet av stålet, og forbedre den termiske følsomheten til korn og niob. På grunn av muligheten til å avgrense kornene i det karburerte stålet, kan stålet bli direkte slukket etter karburering uten sekundær slukking.
Vanadium kan øke styrke og avkastningsforholdet i vårstål og bærer stål, spesielt øke forholdsgrensen og elastisk grense, redusere dekarboksens følsomhet under varmebehandling, og dermed forbedre overflatekvaliteten. Femkrom vanadiumbærende bærestål har høy karboniseringsdispersjon og god ytelse.
Vanadium forfiner korn i verktøystål, reduserer overopphetingsfølsomheten, øker tempereringstabiliteten og slitestyrken, og forlenger verktøyets levetid.
(6) titan (ti)
Titan har sterk affinitet med nitrogen, oksygen og karbon, og har sterkere affinitet med svovel enn jern. Derfor er det et godt deoksideringsmiddel og et effektivt element for å fikse nitrogen og karbon. Selv om titan er et sterk karbiddannende element, kombinerer det ikke med andre elementer for å danne en sammensatt forbindelse. Titankarbid har en sterk bindende kraft, er stabil, og er ikke lett nedbrytbar. Det kan bare sakte oppløses i fast løsning når den oppvarmes til mer enn 1000 ° C i stål. Før oppløsningen har titankarbidpartiklene effekten av å forhindre kornvekst. Siden affiniteten mellom titan og karbon er mye større enn affiniteten mellom krom og karbon, blir titan ofte brukt i rustfritt stål for å feste karbonet deri for å eliminere uttømming av krom ved korngrenser, og dermed eliminere eller redusere intergranulær korrosjon av stål.
Titan er også en av de ferritdannende elementene og øker temperaturen på stål A1 og A3 sterkt. Titan forbedrer plastisitet og seighet i vanlige legeringer med lav legering. Som titan fikserer nitrogen og svovel og danner titankarbid, øker stålets styrke. Kornforbedring etter normalisering, utfelling og dannelse av karbider kan i betydelig grad forbedre plastisiteten og slagfastheten i stål. Alloy strukturelt stål som inneholder titan har gode mekaniske egenskaper og prosessytelse. Den største ulempen er herdbarhet.
I de høykromede rustfrie stålene er det vanligvis nødvendig å legge til ca. 5 ganger karboninnholdet i titan, som ikke bare forbedrer korrosjonsmotstanden (hovedsakelig motstand mot intergranulær korrosjon) og seighet i stålet, men har også en tendens til å forbedre kornet Stigning av stål ved høye temperaturer og forbedrer mikrostrukturen. Stål sveising ytelse.
(7) Nb / Cb
Symbiosen mellom 铌 og 钶 er ofte lik den for 钽 og,. De har lignende effekter i stål. Lantan og cerium oppløses i fast oppløsning og spiller en rolle for solid oppløsningstesting. Når det oppløses i austenitt, økes stålets herdbarhet betydelig. Imidlertid, i nærvær av karbider og oksidpartikler, blir kornene raffinert og herdbarheten av stålet reduseres. Det kan øke tempereringen av stål og har sekundær herdingseffekt. Spor niob kan øke stålstyrken uten å påvirke plastisiteten eller seigheten i stålet. På grunn av effekten av kornforbedring, kan stivets slagfasthet forbedres og den sprø overgangstemperaturen senkes. Når innholdet er mer enn 8 ganger så stort som karbon, kan nesten alt karbon i stålet løses, slik at stålet har en god hydrogenbestandighet. I austenitiske stål kan intergranulær korrosjon av stålet ved oksidasjonsmediet forhindres. På grunn av de faste karbon- og utfellingsherdingseffekter, kan høytemperaturegenskapene til varmestålsstål, som krypestyrke, forbedres.
铌 I det vanlige lavlegerte stålet for konstruksjon, kan utbyttestyrken og slagfastheten forbedres, og den sprø overgangstemperaturen kan redusere den fordelaktige sveiseytelsen. I det karburerende og slokkede og herdede legeringsstrukturstål i økningen av herdbarhet på samme tid. Forbedre seighet og lav temperatur ytelse av stål. Det kan redusere luftherdingen av lav-karbon martensittisk varmebestandig rustfritt stål, unngå herding og temperament brittleness, og øk krypestyrken.
(8) Zirkonium (Zr)
Zirkonium er et sterkt karbiddannende element, og dets rolle i stål er lik den for niob, tantal, vanadium. Tilsetningen av en liten mengde zirkonium har en effekt av avgassing, rensing og raffinering av korn, noe som er gunstig for lavtemperaturytelsen til stålet og forbedrer stemplingsytelsen. Det brukes ofte til fremstilling av ultrahøystyrke stål og nikkelbaserte superlegeringer for gassmotorer og ballistiske missilstrukturer.
(9) kobolt (co)
Kobolt brukes i spesialstål og legeringer. Høyhastighetsstål som inneholder kobolt har høy høy temperatur hardhet. Når det kombineres med molybden, kan martensitiske stål brukes til å oppnå ekstrem høy hardhet og gode mekaniske egenskaper. I tillegg er kobolt også et viktig legeringselement i varmstyrke og magnetiske materialer.
Kobolt reduserer herdbarheten til stålet, slik at tilsetning av karbonstål alene vil redusere de generelle mekaniske egenskapene etter slukking og herding. Kobolt kan styrke ferrit og legge til karbonstål. Det kan øke hardheten, utbyttepunktet og strekkfastheten til stål under glødning eller normalisering. Det har en negativ effekt på forlengelse og reduksjon av arealet, og påvirkningseigheten øker også. Reduserende koboltinnhold. Fordi kobolt har antioksidantegenskaper, brukes det i varmebestandige stål og varmebestandige legeringer. Koboltbasert legeringsturbin viser sin unike rolle.
(10) Silisium (Si)
Silisium kan oppløses i ferrit og austenitt for å forbedre hardheten og styrken av stål, sin rolle er andre bare for fosfor, sterkere enn mangan, nikkel, krom, wolfram, molybden, vanadium og andre elementer. Men når silisiuminnholdet overstiger 3%, vil plastiteten og seigheten i stål bli betydelig redusert. Silisium kan forbedre stålets elastiske grense, gi styrke og utbytteforhold (σs / σb), samt utmattelsesstyrke og utmattelsesforhold (σ-1 / σb). Dette skyldes at silisium eller silisium mangan stål kan brukes som et fjærstål.
Silisium reduserer tetthet, termisk ledningsevne og elektrisk ledningsevne av stål. Kan fremme ferritkornig grovdannelse og redusere koercivitet. Det er en tendens til å redusere krystallets anisotropi, slik at magnetiseringen er enkel, den magnetiske motstanden blir redusert, og den kan brukes til produksjon av elektrisk stål, så det magnetiske stålplaten har et lavere magnetisk hysteresetap. Silisium kan øke den magnetiske permeabiliteten til ferrit, slik at stålplaten har en høyere magnetisk induksjonsstyrke under et svakere magnetfelt. Imidlertid, i et sterkt magnetfelt reduserer silisium magnetisk induksjonsstyrke av stål. På grunn av sterk deoksygenering av silisium, reduserer silisium den magnetiske aldringsvirkningen av jern.
Når silisiumholdig stål oppvarmes i en oksiderende atmosfære, vil et lag av Si02-film dannes på overflaten, og derved øke oksidasjonsmotstanden til stålet ved høye temperaturer.
Silisium kan fremme veksten av kolonne krystaller i støpt stål og redusere plastisitet. Hvis silisiumstålet avkjøles raskt når det er oppvarmet, er temperaturforskjellen mellom innsiden og utsiden av stålet stor på grunn av den lave varmeledningsevnen, og derfor bryter den.
Silisium kan redusere sveisepåvirkningen av stål. Fordi bindingsegenskapen for oksygen er sterkere enn den av jern, oppnås det lett smeltepunktsilikat under sveising, noe som øker fluiditeten av smeltet slagg og smeltet metall, noe som forårsaker slopping og påvirker sveisekvaliteten. Silisium er en god deoksideringsmiddel. Ved deoksidering med aluminium tilsettes en viss mengde silisium etter behov, noe som kan øke mengden av deoksydasjon betydelig. Silisium har opprinnelig noen gjenværende i stålet, som innføres som råmateriale under stålproduksjon og stålproduksjon. I kokende stål er silisium begrenset til <> Når tilsiktet tilsettes, tilsettes ferrosilisium legeringer under stålfremstilling.
(11) Mangan (Mn)
Mangan er et godt deoksideringsmiddel og desulfurizer. Stål inneholder generelt en viss mengde mangan, noe som kan eliminere eller redusere den varme brølheten i stål på grunn av svovel, og dermed forbedre stålets varmeegenskaper.
Den faste løsningen dannet av mangan og jern øker hardheten og styrken av ferrit og austenitt i stål. Samtidig er det et element av karbiddannelse og går inn i sementitt for å erstatte en del av jernatomer. Mangan reduserer den kritiske overgangstemperaturen i stål. Det spiller en rolle i raffinering av perlitet og indirekte spiller en viktig rolle i å øke styrken til det perleklitiske stål. Mangans evne til å stabilisere austenitt er nest bare for nikkel, og det øker også sterkt herdbarheten til stålet. Brukt mangan overstiger ikke 2% i sammensetningen med andre elementer for å lage en rekke legeringsstål.
Mangan har egenskapene til rikelig med ressurser og ulike funksjoner, og har blitt mye brukt, for eksempel karbonstål og fjærstål med høyere manganinnhold.
I høykarbon og høyt mangan slitesterkt stål kan manganinnholdet nå 10% til 14%. Etter løsningsbehandlingen har den god seighet. Når det mottar virkningen og deformeringen, vil overflatelaget bli styrket på grunn av deformasjon og har høy motstand. Sliping.
Mangan og svovel danner en MnS med høyt smeltepunkt, som forhindrer varm brølhet på grunn av FeS. Mangan har en tendens til å øke sammensetningen av stålkorn og følsomheten for temperament brittleness. Hvis smeltingen ikke er ordentlig avkjølt etter helling og smiing, kan det lett føre til hvite flekker i stålet.
(12) aluminium (Al)
Aluminium brukes hovedsakelig til å deoxidere og forfine korn. Dannelsen av et hardt, korrosjonsbestandig nitrert lag i nitrert stål. Aluminium kan hemme aldring av lavkarbonstål og øke sin seighet ved lave temperaturer. Når innholdet er høyt, kan oksidasjonsmotstanden til stålet og korrosjonsmotstanden i oksiderende syre og H2S-gass forbedres, og stålets elektriske og magnetiske egenskaper kan forbedres. Aluminium har en stor solid-styrkeforsterkende effekt i stål, forbedrer slitestyrken, tretthetsstyrken og kjernemekaniske egenskaper av det karburerte stål.
I hardlegeringen, sammenhenger aluminium og nikkel, og derved forbedrer smeltestyrken. Den aluminiumholdige jernkromaluminiumlegeringen har nesten konstante motstandskarakteristikker og utmerket oksidasjonsbestandighet ved høye temperaturer. Den er egnet for elektrometallurgisk legeringsmaterialer og kromaluminium. Motstandstråd.