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Mo,Al,对钢铁性能的影响

文章出处:责任编辑:人气:-发表时间:2017-03-02 16:42【

MO元素      
1、可明显的提高钢的淬透性和热强性,防止回火脆性,提高剩磁和娇顽力;
2、钼能使钢的晶粒细化,提高淬透性和热强性能,在高温时保持足够的强度和抗蠕变能力(长期在高温下受到应力,发生变形,称蠕变)。结构钢中加入钼,能提高机械性能。 还可以抑制合金钢由于火而引起的脆性。在工具钢中可提高红性。
3、钼可增加钢之最大强度及硬度,因此在合金钢中也颇为重要。
a.能改善钢在高温之抗拉及潜变强度。
b.在工作红热情况下,能使钢之硬度保持不变。
c.高速工具钢含钼,可予以较佳之切割性能。
d.合金钢中加入钼可去除回火脆性。
4、提高钢的淬透性,含量0.5%时,能降低回火脆性,有二次硬化作用。提高热强性和蠕变强度,含量2%~3%时,提高抗有机酸及还原性介质腐蚀能力;
5、钼的良好作用是:
1)细化晶粒的作用比W更强,所以可降低钢的过热倾向性,提高强度、硬度、热稳定性。
2)Mo在钢中会使锻件σb、σs、HB↑,而使δ、ψ、αk↓。提高M体回火稳定性,与Cr、Ni结合可大大提高淬透性,可细化晶粒,提高韧性,使锻造加工容易。
3)降低回火脆性,对某些结构钢可消灭回火脆性(如24CrMoV5),所以可提高强度而塑性并不降低,钼可提高钢的冲击韧性。①又一说是合金元素(包括Mo在内)均只有抑制回火脆性的作用而不能达到消除回火脆性。Mo的影响是:含量达0.2%即有良好作用。所以普通合金结构钢含Mo0.25~0.4%对放置回火脆性温度范围550~600℃长期工作的钢才规定含Mo为0.5~0.6%,当含Mo量超过一定值时(对低碳钢此限为1.0%),则反而会使高温回火水冷钢变脆。Mo钢长时间回火易变脆。②当含P和Mo较高时,即使有Mo或W等也仍不能避免回火脆性产生。③附带说说降低回火脆性的方法(见上段)。
4)提高钢的的矫顽力,改善磁性。
5)其碳化物也很稳定,它并阻止其它碳化物析出。高温也很难向固溶体转移。
6)钼可代钨(因为原子量成半关系,所以可用1%Mo代替2%W)。
7)同样Mo亦可提高奥氏体稳定性而用于阀门钢。
8)可提高Cr、Ni不锈钢的抗晶间腐蚀能力。
9)在某些还原性介质中易使耐酸不锈钢钝化,从而提高耐腐蚀能力。(如亚硫酸、沸磷酸及醋酸、草酸、蚁酸等)。
10)可提高珠光体耐热钢的热强性,并可单一加进耐热钢,其量约0.5~1%(并独作合金元素时会使钢有石墨化倾向)。
6、钼的不良影响:
1)有挥发性,在加热时,会生成褐色烟气(氧化钼)发生蒸发。
2)促进脱碳,所以为防止脱碳其淬火温度应较一般降低10~20℃,阻碍石墨化。
3)Mo是铁素体形成元素,所以为了得到奥氏体,应相应多加Ni、Mn等奥氏体形成元素。否则当Mo含量较多时就易出现铁素体δ相或其它脆性相而使韧性降低。
4)Mo降低钢导热率的作用同W,但Mo可防止过热。
5)Mo钢比碳钢变形抗力高。
7、一般合金钢中的钼含量:
合金结构钢和工具钢:Mo=0.15~0.30% (例5CrNiMo、35CrMo、40CrMnMo、38CrMoAlA等)不锈耐酸钢:Mo =1~2.6% (如Cr17Mo2Ti、Cr25MoTi、Cr18Ni18Mo2Cu2Ti等)耐热不起皮钢:Mo =0.4~1%(16Mo、20CrMo、Cr5Mo、25Cr2Mo1VA、15Cr11MoV等)航空用高温合金:Mo =0.35~7% (如901合金=Cr12Ni43Mo6Ti3BMo2Ti)

Al元素     

1、能细化钢的晶粒组织,阻抑低碳钢的时效.提高钢在低温下的韧性,还能提高钢的抗氧化性,提高钢的耐磨性和疲劳强度等.
2、铝是钢中常用的脱氧剂。钢中加入少量的铝,可细化晶粒,提高冲击韧性,如作深冲薄板的08Al钢。铝还具有抗氧化性和抗腐蚀性能,铝与铬、硅合用,可显著提高钢的高温不起皮性能和耐高温腐蚀的能力。铝的缺点是影响钢的热加工性能、焊接性能和切削加工性能。
(1)用作炼钢时的脱氧定氮剂,细化晶粒,抑制低碳钢的时效,改善钢在低温时的韧性,特别是降低了钢的脆性转变温度;
(2)提高钢的抗氧化性能。曾对铁铝合金的抗氧化性进行了较多的研究;4%AI即可改变氧化皮的结构,加入6%A1可使钢在980C以下具有抗氧化性。当铝和铬配合并用时,其抗氧化性能有更大的提高。例如,含铁50%一55%、铬30%一35%、铝10%一15%的合金,在1400C高温时,仍具有相当好的抗氧化性。由于铝的这一作用,近年来,常把铝作为合金元素加入耐热钢中。
(3)此外,铝还能提高对硫化氢和V2O5,的抗腐蚀性。
缺点:①脱氧时如用铝量过多,将促进钢的石墨化倾向。②当含铝较高时.其高温强度和韧性较低。
3、a.极易与氧结合形成氧化铝,是一种强脱氧剂。
b.能抑制晶粒成长。
c.是氮化用钢的重要元素。
4、主要作用为细化晶粒和脱氧,在渗氮钢中能促成渗氮层,含量高时,能提高高温抗氧化性,耐H2s气体的腐蚀作用,固溶强化作用大,提高耐热合金的热强性,有促使石墨化倾向;Al当钢中其含量小于3~5%时,是一是:高的抗氧化性和电阻。
①作为强烈脱氧剂加进的Al,可生成高度细碎的、超显微有益的元素。其作用的氧化物,分散于钢体积中。因而可阻止钢加热时的晶粒长大(含Al<10%,在加热<1200℃才有细化作用,否则其作用甚小)和改善钢的淬透性。所以这些氧化物成为结晶的中心,而在钢冷却时又对A体分解起促进作用。作为合金元素,有助于钢的氮化,因而可提高钢的热稳定性。所以AlN本身在加热时具有高稳定性,
①与②都有利于减弱钢的过热倾向。
③可改善钢的抗氧化性,考虑②和③,
④能提高钢的电阻,与Cr共同用于制造高电阻铬铝合金:如Cr13Al4、1Cr17Al5、1Cr25Al5。Al使电阻增高的程度比CCr还高的多。在CCr钢中加Al,会粗晶易脆,所以其量一般不超过5%,个别才有8~9%。
⑤对硅钢而言,Al可减少α铁心损失,降低磁感强度,与氧结合可减弱磁时效现象,但Al的氧化物会使磁性变坏。Al(>0.5%)也会使硅钢变脆。
6、Al的不良影响
①促进钢的石墨化,减少合金相中的碳溶浓度,所以硬度、强度降低。
②加速脱碳
当Al含量增加至3~5%时,8~9%将会大大地促进钢锭的柱状结晶过程。因此而大大增加钢的机械热加工的困难,也使钢极易脱碳。(其热加工之所以困难是因为该合金钢锭具有粗晶结构,且其晶体的解理极弱,所以导热性低,加热时容易出现大的温度差而锻裂,甚至钢锭的去皮加工都会使其晶界氧化而破坏。此外,它在800℃以上的高温长时间停置也极易变脆。一般合金钢中含Al量:合金结构钢: Al=0.4~1.1% (38CrAlA、38CrMoAlA、38CrWVAlA等)耐热不起皮钢:Al=1.1~4.5% (Cr13SiAl、Cr24Al2Si、Cr17Al4Si等)电热合金: Al=3.5~6.5% (Cr13Al4、1Cr17Al5、Cr8Al5、0Cr17Al5等)甚至Al=8% Cr7Al7:考虑电热合金受荷不大,虽有脆性,仍可使用。

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