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310S不銹鋼

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耐熱不銹鋼中合金元素的作用

來源:至德鋼業 日期:2022-05-01 07:14:48 人氣:71

耐熱不銹鋼一般是通過向基體中添加大量的合金元素,即改變鋼的成分,從而改善耐熱鋼的組織結構,進而改變其力學性能,物理性能,加工性能,使其達到材料所需的使用性能。一般,耐熱不銹鋼中的合金元素有五種存在狀態:1.)合金元素與鐵元素形成間隙固溶體或置換固溶體,如鐵素體,奧氏體等。2.)合金元素與碳元素形成碳化物,如Fe3C、Cr23C6等。3.)合金元素間形成金屬間化合物,如Fe2Nb、FeCr等。4.)合金元素與非金屬元素形成非金屬夾雜物,如MnS等。5.)以游離態存在,既不溶于金屬基體,也不易形成化合物,如鉛、銅元素。碳元素:耐熱鋼主要應用于高溫環境,高溫下合金元素易與碳形成脆硬的碳化物,降低材料塑性,故對于鍋爐高溫部件,一般都為低碳鋼。

氮元素:N能穩定奧氏體組織,且與其它合金元素形成的氮化物可起到固溶強化的作用,進而提高材料抗拉強度,硬度和延伸率。同時,氮有助于氧化膜的形成,也能提高不銹鋼的局部腐蝕性能。

鈮元素:Nb主要以固溶體或第二相NbC,N)兩種方式存在于耐熱鋼中,可起到細晶強化及沉淀強化的作用。當含量不高于0.40%時,鈮含量越高,其耐海水、耐大氣腐蝕的能力越強;同時,鈮的碳化物和氮化物能增強耐蝕性,提高強韌性并降低鋼的脆性轉變溫度。

鉻元素:Cr是耐熱鋼中最主要的一種合金元素,決定著耐熱鋼的抗腐蝕性能。加入鉻能使鋼變為完全的鐵素體組織,提高抗氧化性和耐腐蝕性。鉻是通過在基體表面形成一層致密保護性氧化膜,來增強其抗高溫氧化性和耐蝕性。同時,在金屬基體中加入鉻元素,還可以在提高其硬度,強度和耐磨性的同時,不影響塑韌性,并能提高屈服點、電阻和導磁率。

鎳元素:Ni能擴大奧氏體相區并穩定奧氏體,其重要作用就是保證耐熱不銹鋼具有單相的奧氏體組織,進而使合金獲得良好的強韌性和加工性能。此外,鎳能改善Cr的氧化膜的成分和結構,使其形成更具有保護性的尖晶石結構的氧化膜,提高高溫抗氧化性。但Ni含量過高,會加劇碳氮化合物的析出傾向,并提高晶界腐蝕敏感性。

錳元素:Mn也是奧氏體形成元素,它促進奧氏體形成的能力較弱,但具有很強的穩定奧氏體組織的作用。適量的錳,能使鋼的臨界冷卻速度降低,淬透性提高,但大量的錳,會降低不銹鋼的耐蝕性且使加工成型性降低。

鋁元素:Al能夠降低氧分壓,在提高鋼耐高溫氧化性和耐蒸汽腐蝕性能上起主導作用。但鋁極易氧化,故在冶煉過程中較難控制其添加含量;同時,鋁加入量不高,因其易與N反應生成氮化物,影響鋼的性能。

硅元素:Si是鐵素體形成元素,能夠顯著提高耐熱不銹鋼在氧化性較強介質中的抗氧化性。同時,由于Si會促進Laves等脆硬相的生成,故降低其含量有利于提高材料的韌性。一般合金中Si含量在0.3%左右,不高于3.5%,否則,將使鋼脆性增大。

本文標簽:耐熱不銹鋼 

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