高性能彈簧鋼中可以添加的合金元素很多,源達旺小編現介紹幾種常見的合金元素及其作用。
碳(C):隨含量的增加,可提高鋼的硬度和強度,但降低其塑性和韌性。碳對低合金耐熱鋼來說,高溫時會析出碳化物,使固溶體中合金元素貧化,降低了熱強性。所以在耐熱鋼中含碳量應限制在0.10%~0.35%;對于焊接用鋼,碳含量的增加,會惡化鋼的焊接性,一般控制在0. 10%~0.25%。
硅(Si):常用的脫氧劑。提高鋼韻淬透性和抗回火性,對鋼的綜合機械性能,特別是彈性極限有利,還可增加鋼在自然條件下的耐蝕性。含有硅的鋼在氧化氣氛中加熱時,表面將形成一層SiO2薄膜,從而提高鋼在高溫時的抗氧化性。硅為彈簧鋼和低合金高強度鋼中常用的合金元素,但含量較高時使鋼的焊接性能惡化。
錳(Mn):可脫硫脫氧,防止熱脆;對奧氏體和鐵素體均有較好的固溶強化效果;錳為擴大奧氏體相區元素,降低鋼的下臨界點,增加奧氏體冷卻時的過冷度,細化珠光體組織以改善其機械性能;可提高鋼的淬透性,對鋼的高溫瞬時強度有所提高。錳鋼的主要缺點:含錳較高時,有較明顯的回火脆性現象;錳有促進晶粒長大的作用,因此錳鋼對過熱較敏感,在熱處理工藝上必須注意。這種缺點可用加入細化晶粒元素如鉬、釩、鈦等來克服。
鉻(Cr):提高鋼的淬透性。含量超過12%時,使鋼有良好的高溫抗氧化性和耐氧化性介質腐蝕的作用,為不銹鋼及耐熱鋼的主要合金化元素。鉻有熱脆性,常加鉬來防止。
鎳( Ni):鎳是擴大奧氏體相區元素,不形成碳化物,是奧氏體形成元素;可提高鋼的強度而不顯著降低其韌性;降低鋼的脆性轉變溫度,即可提高鋼的低溫韌性;鎳可以提高鋼的抗腐蝕能力,不僅能耐酸,而且能抗堿和大氣的腐蝕。
鉬(Mo):鉬是縮小奧氏體相區元素,是強碳化物和氮化物形成元素。提高鋼的淬透性,為貝氏體高強度鋼的重要合金化元素之一。含量約0.5%時,能降低或抑制其他合金元素導致的回火脆性。在較高回火溫度下,形成彌散分布的特殊碳化物,有二次硬化作用,提高彈簧鋼的熱強性和蠕變強度。所以目前使用的耐熱鋼中,幾乎都含有鉬。鉬有石墨化的傾向,可以加鉻來防止。
釩(V):縮小奧氏體相區元素,是強碳化物和氮化物形成元素。增加鋼的回火穩定性并有強烈的二次硬化作用。固溶于鐵素體中有極強的固溶強化作用??傮w來說,釩提高了鋼的熱強性。碳化釩是目前金屬碳化物中最硬、最耐磨的,可提高工具鋼的使用壽命。另外,釩能顯著地改善普通低碳低合金鋼的焊接性能。
鈦(Ti):縮小奧氏體相區元素,是最強碳化物形成元素,與氮的親和力極強。固溶狀態時,固溶強化作用極強,但同時降低固溶體的韌性。提高鋼的回火穩定性,并有二次硬化作用。鈦能改善鋼的熱強性,提高鋼的抗蠕變性能及高溫持久強度;有防止和減輕不銹鋼晶間和應力腐蝕作用。由于細化晶粒和固定碳,對鋼的焊接性有利。
鎢(W):鎢能耐高溫,而且溶于鋼中會與碳形成碳化鎢,能提高鋼的強度。有二次硬化作用,增加耐磨性。鎢使鋼具有紅硬性,因此鎢是高速工具鋼中的主要合金元素。
鈮(Nb):提高鋼的熱強性。鈮與碳、氮、氧都有極強的結合力,并與之形成相應的極為穩定的化合物,因而能細化晶粒,降低鋼的過熱敏感性和回火脆性。有極好的抗氫性能。
硼(B):硼的顯著作用是提高鋼的淬透性。另外有提高鋼的高溫強度,強化晶界的作用。
鋁(Al):主要用于脫氧和細化晶粒。在滲氮鋼中促使形成堅硬耐蝕的滲氮層。含量高時,賦予鋼在高溫時抗氧化性和耐H2S氣體的腐蝕性能。近年來,常把鋁作為合金元素加入耐熱鋼中。固溶強化作用大。
銅(Cu):當含量超過0.75%時,經固溶處理和時效后可產生時效強化作用。含量低時,其作用與鎳相似。在低碳低合金鋼中,特別與磷同時存在時,可提高鋼的抗大氣腐蝕能力。
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