För att förbättra och förbättra vissa egenskaper hos stålet och för att erhålla vissa speciella egenskaper kallas de element som avsiktligt tillsätts under smältprocessen legeringselement. Vanligen använda legeringselement innefattar krom, nickel, molybden, volfram, vanadin, titan, tantal, zirkonium, kobolt, kisel, mangan, aluminium, koppar, bor, sällsynta jordartsmetaller och liknande. Fosfor, svavel, kväve etc. spelar också en legeringsroll i vissa fall.
(1) krom (Cr)
Krom kan öka härdbarheten hos stål och medföra sekundär härdning, kan förbättra kolstålets hårdhet och slitstyrka utan att stålet blir skört. När innehållet överstiger 12% har stålet god oxidationsbeständighet och oxidationsbeständighet korrosionsbeständighet, och ökar också stålets värmehållfasthet. Krom är det viktigaste legeringselementet i syrafast stål och värmebeständigt stål i rostfritt stål.
Krom kan öka kolstålets styrka och hårdhet i rullande tillstånd och minska förlängning och minskning av arean. När kromhalten överstiger 15% minskar hållfastheten och hårdheten, och förlängningen och minskningen i området ökar i enlighet därmed. Delar som innehåller krom stål är lättmalda för att få högre ytkvalitet.
Huvudrollen av krom i den släckta och härdade strukturen är att förbättra härdbarheten, så att stålet efter släckning och härdning har bättre omfattande mekaniska egenskaper, i det karburerade stålet kan också bilda kromkarbid, vilket ökar ytan av materialresistansen Slipning .
Krominnehållande fjäderstål är inte mottagligt för avkolning under värmebehandling. Krom kan förbättra slitstyrkan, hårdheten och den hårda hårdheten i verktygsstålen och ha bra tempereringsstabilitet. I elektrotermiska legeringar kan krom öka oxidationsbeständigheten, elmotståndet och styrkan hos legeringen.
(2) Nickel (Ni)
Nickel stärker ferrit och förädlar perlet i stål. Den övergripande effekten är att öka styrkan och har ingen signifikant effekt på plasticiteten. I allmänhet kan en viss mängd nickel öka stålets styrka, utan att minska segheten avsevärt, för kolvstål som används vid stålrullning, normalisering eller glödgning utan behov av konditionering. Enligt statistiken kan varje ökning med 1% nickel öka styrkan med 29,4 Pa. Med ökningen av nickelhalten ökar utbytet av stål snabbare än draghållfastheten, så förhållandet nickelhaltigt stål kan vara högre än det hos vanligt kolstål. Nickel ökar styrkan i stål, medan det har mindre effekt på segheten, plasticiteten och utförandet av andra processer än andra legeringselement. För medium kolstål, som nickeln minskar perlittransformationstemperaturen, blir pearliten fin; och eftersom nickel minskar kolhalten i eutektoidpunkten är mängden perlit större än kolstålstorleken med samma kolhalt. Styrkan hos nickelhaltigt ferearstål av pearlitiskt material är högre än kolstålstål med samma kolhalt. Omvänt, om stålets styrka är densamma, kan kolhalten i det nickelhaltiga stålet reduceras på lämpligt sätt, och stålets seghet och plasticitet kan förbättras. Nickel kan förbättra stålets motståndskraft mot trötthet och minska stålets känslighet till gapet. Nickel minskar den sköra övergångstemperaturen hos stål vid låga temperaturer, vilket är av stor betydelse för lågtemperaturstål. Nickel som innehåller 3,5% stål kan användas vid -100 ° C och nickel innehållande 9% stål kan fungera vid -196 ° C. Nickel ökar inte stålets motstånd för att krypa och används allmänt inte som ett förstärkningselement för stål med stark hållfasthet.
I järn-nickellegeringar med hög nickelhalt förändras den linjära expansionskoefficienten signifikant med ökningen eller minskningen av nickelhalten. Med denna funktion är det möjligt att designa och producera precisionslegeringar, bimetaler etc. med mycket låga eller vissa linjära expansionskoefficienter.
Dessutom är nickel inte bara motståndskraftig mot syra, utan även resistent mot alkali och har korrosionsbeständighet mot atmosfären och saltet. Nickel är ett av de viktiga elementen i rostfritt syrafast stål.
(3) Molybden (Mo)
Molybden förbättrar härdbarheten och termisk hållfasthet i stål, förhindrar temperament brittleness, ökar remanens och koercivitet, och motstår korrosion i vissa medier.
I det släckta och härdade stålet kan molybden svalna och härda delarna med större sektioner, förbättra temperatursäkerheten eller tempereringsstabiliteten hos stålet och göra det möjligt att temperera delarna vid högre temperatur och därigenom eliminera effektiviteten (eller minska resterande stress och förbättra plasticitet.
Förutom de ovan nämnda funktionerna kan molybden i karburerade stål också minska karbidernas tendens att bilda ett kontinuerligt nätverk vid korngränserna i det karburerade skiktet, reducera den kvarvarande austeniten i det karburerade skiktet och relativt öka ytskiktet. Slitstyrkan.
I smideformen kan molybden också upprätthålla en relativt stabil stålhårdhet och öka deformationen. Sprickning och slitstyrka.
I rostfria syrafasta stål kan molybden ytterligare öka resistansen mot organiska syror (myrsyra, ättiksyra, oxalsyra, etc.) samt väteperoxid, svavelsyra, svavelsyra, sulfater, syrafärger och blekmedel. I synnerhet, beroende på tillsatsen av molybden, förebygges tendensen att grova korrosion orsakad av närvaron av kloridjoner.
W12Cr4V4Mo höghastighetsstål som innehåller ca 1% molybden har slitstyrka, härdningshårdhet och röd hårdhet.
(4) Tungsten (W)
Förutom att bilda karbider i stål, löser volfram delvis i järn för att bilda en fast lösning. Effekten liknar den för molybden, och den allmänna effekten är inte lika signifikant som den för molybden i termer av massfraktion. Huvudprovet av volfram i stål är ökad temperatursäkerhet, röd hårdhet, värmestyrka och ökad slitstyrka på grund av bildandet av karbider. Därför används den huvudsakligen för verktygsstål, såsom höghastighetsstål, smältstål och så vidare.
Tungsten utgör eldfasta karbid i högkvalitativa fjäderstål. När den härdas vid högre temperaturer kan den lätta aggregeringsprocessen av karbider och upprätthålla hög hög temperaturstyrka. Tungsten kan också minska överhettningens känslighet för stål, öka härdbarheten och öka hårdheten. 65SiMnWA fjäderstål har en mycket hög hårdhet efter varmvalsning. Vårstål med 50mm2 sektion kan härdas i olja och kan användas som en viktig vår som utsätts för tung belastning, värmebeständighet (mindre än 350 ° C) och påverkas. 30W4Cr2VA höghållfast värmebeständigt högkvalitativt fjäderstål, med stor härdbarhet, släckning 1050 ~ 1100 ° C, 550 ~ 650 ° C härdad efter draghållfastheten på 1470 ~ 1666Pa. Det används främst för att göra fjädrar som används vid höga temperaturer (upp till 500 ° C).
På grund av tillsatsen av volfram kan slitstyrkan och bearbetbarheten hos stålet förbättras avsevärt. Därför är volfram huvudelementet i legeringsverktyget stål.
(5) vanadin (V)
Vanadin och kol, ammoniak, syre har en stark affinitet, med bildandet av motsvarande stabila föreningar. Vanadin finns främst i form av karbider i stål. Huvudrollen är att förfina stålets mikrostruktur och korn och öka stålets styrka och seghet. När den fasta lösningen löses vid hög temperatur, ökar härdningsförmågan; Omvänd, när det föreligger som en karbid, minskar härdbarheten. Vanadin ökar tempereringsstabiliteten hos det släckta stålet och ger en sekundär härdningseffekt. Innehållet av vanadin i stål är i allmänhet inte mer än 0,5% förutom höghastighetsverktygsstål.
Vanadin kan förädla korn i vanliga legeringar med låga koldioxidlegeringar, öka styrkan, utbytesförhållandet och lågtemperaturegenskaperna efter normalisering och förbättra svetsytan hos stål.
Vanadin i legeringsstrukturen stål kommer att minska härdbarheten under de allmänna värmebehandlingsförhållandena, så det används ofta tillsammans med element som mangan, krom, molybden och volfram i det strukturella stålet. Vanadin i det släckta och härdat stålet är främst för att öka stålets styrka och utbyteförhållande och förfina kornets och niobins värmekänslighet. På grund av förmågan att förfina kornen i det karburerade stålet kan stålet direkt släckas efter karburering utan sekundär släckning.
Vanadin kan öka styrka och utbytesförhållandet i fjäderstål och bär stål, speciellt öka kvotgränsen och elastisk gräns, minska känsliggöringskänsligheten vid värmebehandling och därmed förbättra ytkvaliteten. Femkrom vanadiumbärande bärstål har hög koldisationsdispersion och bra prestanda.
Vanadium förfinar korn i verktygsstålet, minskar överhettningskänsligheten, ökar temperatursäkerheten och slitstyrkan och förlänger verktygets livslängd.
(6) titan (Ti)
Titan har stark affinitet med kväve, syre och kol och har starkare affinitet med svavel än järn. Därför är det en bra deoxidizer och ett effektivt element för att fixera kväve och kol. Fastän titan är ett starkt karbidbildande element, kombinerar det inte med andra element för att bilda en kompositförening. Titankarbid har en stark bindningskraft, är stabil och är inte lätt sönderdelad. Det kan bara långsamt lösas upp i fast lösning när den upphettas till mer än 1000 ° C i stål. Före upplösningen har titankarbidpartiklarna effekten att förhindra korntillväxt. Eftersom affiniteten mellan titan och kol är mycket större än affiniteten mellan krom och kol, används titan ofta i rostfritt stål för att fixera kolet i det för att eliminera uttömningen av krom vid korngränser, varigenom eller reducerar den intergranulära korrosionen av stål.
Titan är också ett av de ferritbildande elementen och ökar starkt temperaturen på stål A1 och A3. Titan förbättrar plasticitet och seghet i vanliga låglegerade stål. Eftersom titan fixar kväve och svavel och bildar titankarbid, stärks stålets hållfasthet. Kornförädling efter normalisering, utfällning och bildning av karbider kan avsevärt förbättra plastiteten och stötthet i stål. Alloystrukturstål innehållande titan har goda mekaniska egenskaper och processprestanda. Den största nackdelen är härdbarhet.
I de högkroma rostfria stålen är det vanligtvis nödvändigt att tillsätta ca 5 gånger kolinnehållet i titan, vilket inte bara förbättrar korrosionsbeständigheten (främst motstånd mot intergranulär korrosion) och seghet i stålet men tenderar också att förbättra kornet Stålets tillväxt vid höga temperaturer och förbättrar mikrostrukturen. Stålsvetsning prestanda.
(7) Nb / Cb
Symbiosen mellan 铌 och 钶 är ofta lik den för 钽 och,. De har liknande effekter i stål. Lantan och cerium löses i fast lösning och spelar en roll för solid lösningsstärkning. När det löser sig i austenit ökar stålets härdbarhet väsentligt. I närvaro av karbider och oxidpartiklar förädlas kornen och härdbarheten hos stålet reduceras. Det kan öka stålets tempereringsstabilitet och har sekundär härdningseffekt. Spårnobium kan öka stålstyrkan utan att påverka plastens plasticitet eller seghet. På grund av effekten av kornförfining kan stålets slaghårdhet förbättras och dess sköra övergångstemperatur kan sänkas. När innehållet är mer än 8 gånger så stort som kol, kan nästan allt kol i stålet fixas, så att stålet har en bra vätebeständighet. I austenitiska stål kan intergranulär korrosion av stålet av oxidationsmediet förhindras. På grund av de fasta kol- och utfällningshärdningseffekterna kan höghållfasta egenskaper hos hethållfasta stål, såsom krypstyrka, förbättras.
铌 I vanligt låglegerat stål för konstruktion kan utbytesstyrkan och slaghårdheten förbättras, och den sköra övergångstemperaturen kan minska den fördelaktiga svetsytan. I det karburiserande och släckta och härdade legeringsstrukturen stål i ökningen av härdbarheten vid samma tidpunkt. Förbättra segheten och låg temperatur prestanda av stål. Det kan minska lufthärdningen av koldmassensitiskt värmebeständigt rostfritt stål med låg koldioxid, undvik hårdhet och temperera brittlen och öka krypstyrkan.
(8) Zirkonium (Zr)
Zirkonium är ett starkt karbidbildande element och dess roll i stål liknar det för niob, tantal, vanadin. Tillsatsen av en liten mängd zirkonium har effekten av avgasning, rening och raffinering av korn, vilket är fördelaktigt för stålets lågtemperaturförmåga och förbättrar stämplingsytan. Det används vanligen vid tillverkning av extremt höghållfasta stål och nickelbaserade superlegeringar för gasmotorer och ballistiska missilstrukturer.
(9) kobolt (Co)
Kobolt används i specialstål och legeringar. Höghastighetsstål som innehåller kobolt har hög hårdhet i hög temperatur. I kombination med molybden kan martensitiska stål användas för att erhålla ultrahög hårdhet och goda mekaniska egenskaper. Dessutom är kobolt också ett viktigt legeringselement i varmhållfasthetsstål och magnetiska material.
Kobolt minskar härdbarheten hos stålet, så tillsats av kolstål ensamma minskar de totala mekaniska egenskaperna efter släckning och härdning. Kobolt kan stärka ferrit och tillsätta kolstål. Det kan öka hårdheten, utbytet och draghållfastheten i stål under glödgning eller normalisering. Det har en negativ inverkan på förlängning och minskning av arean, och påverkan seghet ökar också. Minskande koboltinnehåll. Eftersom kobolt har antioxidantegenskaper används den i värmebeständiga stål och värmebeständiga legeringar. Den koboltbaserade legeringens gasturbin visar sin unika roll.
(10) silikon (Si)
Silikon kan lösas i ferrit och austenit för att förbättra hårdheten och styrkan i stål. Dess roll är andra enbart för fosfor, starkare än mangan, nickel, krom, volfram, molybden, vanadin och andra element. När kiselhalten överstiger 3%, kommer dock plasticiteten och segheten i stål att minskas betydligt. Silikon kan förbättra stålets elastiska gräns, utbytesstyrka och utbytesförhållande (σs / σb), liksom utmattningsstyrka och utmattningsförhållande (σ-1 / σb). Detta beror på att kisel eller kisel mangan stål kan användas som ett fjäderstål.
Silikon minskar densitet, värmeledningsförmåga och elektrisk ledningsförmåga hos stål. Kan främja ferritkornig grovbildning och minska koercivitet. Det finns en tendens att minska kristallens anisotropi, så att magnetiseringen är lätt, det magnetiska motståndet reduceras och det kan användas för produktion av elektriskt stål, så det magnetiska stålplåten har en lägre magnetisk hysteresförlust. Silikon kan öka ferritets magnetiska permeabilitet, så att stålplåten har en högre magnetisk induktionsstyrka under ett svagare magnetfält. I ett starkt magnetfält minskar kiselns magnetiska induktionsstyrka emellertid stål. På grund av den starka deoxidationen av kisel minskar kiselförhöjningen den magnetiska åldrande effekten av järn.
När kiselhaltigt stål upphettas i en oxiderande atmosfär, bildas ett skikt av SiO2-film på ytan, varigenom oxidationsbeständigheten hos stålet vid höga temperaturer ökar.
Silikon kan främja tillväxten av kolonnkristaller i gjutstål och minska plastisiteten. Om kiselstålet kyls snabbt när det upphettas är temperaturskillnaden mellan stålets insida och utsida stor på grund av den låga värmeledningsförmågan, och därför bryts den.
Silikon kan minska stålets svetsprestanda. Eftersom bindningsförmågan för syre är starkare än för järn, uppnås lätt smältpunktssilikat under svetsning, vilket ökar fluiditeten hos smält slagg och smält metall vilket orsakar slår och påverkar svetsningens kvalitet. Silikon är en bra deoxidizer. Vid avoxning med aluminium tillsätts en viss mängd kisel, vilket är lämpligt, vilket kan öka avsevärt deoxidationshastigheten. Silikon har ursprungligen en del kvarvarande i stålet, vilket införs som ett råmaterial vid ståltillverkning och ståltillverkning. I kokande stål är kisel begränsad till <> När avsiktligt tillsätts, tillsättes ferrosiliciumlegeringar under stålframställning.
(11) Mangan (Mn)
Mangan är en bra deoxidizer och avsvavlingsmedel. Stål innehåller vanligtvis en viss mängd mangan, vilket kan eliminera eller minska stålets heta brummhet på grund av svavel och därigenom förbättra stålets smidighet.
Den fasta lösningen som bildas av mangan och järn ökar hårdheten och styrkan hos ferrit och austenit i stål. Samtidigt är det ett element av karbidbildning och går in i cementit för att ersätta en del av järnatomer. Mangan reducerar den kritiska övergångstemperaturen i stål. Det spelar en roll för att raffinera perlititen och indirekt spelar en viktig roll för att öka styrkan hos det perlitiska stålet. Mangans förmåga att stabilisera austenit är andra enbart för nickel, och det ökar också starkt härdbarheten hos stålet. Användad mangan överskrider inte 2% i sammansättning med andra element för att göra en mängd legeringar av stål.
Mangan har egenskaper av rikliga resurser och olika funktioner, och har använts i stor utsträckning, såsom kolstål och fjäderstål med högre manganinnehåll.
I högkol- och höghärdigt manganhärdigt stål kan manganhalten uppgå till 10% till 14%. Efter lösningen har den god seghet. När det tar emot påverkan och deformer, blir ytskiktet förstärkt på grund av deformation och har hög motståndskraft. Slipning.
Mangan och svavel bildar en MnS med en hög smältpunkt, vilket förhindrar varm brådhet på grund av FeS. Mangan har en tendens att öka sammansättningen av stålkorn och känsligheten för temperament brittleness. Om smältningen inte kyls ordentligt efter hällning och smidning, kan det lätt orsaka vita fläckar i stålet.
(12) aluminium (Al)
Aluminium används huvudsakligen för att desoxidera och förfina korn. Bildandet av ett hård, korrosionsbeständigt nitrerat skikt i det nitrerade stålet. Aluminium kan hämma åldring av kolsyrmedel och öka sin seghet vid låga temperaturer. När innehållet är högt kan oxidationsbeständigheten hos stålet och korrosionsbeständigheten i oxiderande syra och H2S-gas förbättras, och stålets elektriska och magnetiska egenskaper kan förbättras. Aluminium har en stor förstärkningseffekt i stål, vilket förbättrar slitstyrkan, trötthetsstyrkan och kärnmekaniska egenskaper hos det karburerade stålet.
I hårdlegeringen förenar aluminium och nickelform föreningar, vilket förbättrar smältstyrkan. Den aluminiumhaltiga järnkromaluminiumlegeringen har nästan konstanta resistansegenskaper och utmärkt oxidationsbeständighet vid höga temperaturer. Den är lämplig för elektrometallurgiska legeringsmaterial och kromaluminium. Motståndstråd.