合金元素釩、硅、鋁、鈦在耐熱鋼中的作用

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合金元素釩、硅、鋁、鈦在耐熱鋼中的作用

1 釩 :釩為難熔金屬，熔點(diǎn)高(1910℃)。釩是縮小γ-Fe相區(qū)、擴(kuò)大α-Fe相區(qū)的合金元素，是強(qiáng)碳化物形成元素。對(duì)提高耐熱鋼的熱強(qiáng)性有較好的作用。釩在耐熱鋼中的作用與鉬和鎢類(lèi)似，但與它們不同的是釩不能強(qiáng)化固溶體，也不能提高固溶體的再結(jié)晶溫度。釩在鐵素體和奧氏體耐熱鋼中之所以能提高其熱強(qiáng)性都是通過(guò)形成細(xì)小均勻分布的碳化物而起作用的，因?yàn)殁C的碳化物是一種十分穩(wěn)定的碳化物。釩是提高鐵素體型耐熱鋼的熱強(qiáng)性的有效元素，釩也在奧氏體型耐熱鋼中獲得應(yīng)用，但釩含量一般在0.3％～0.5％之間。

2 硅 :硅是耐熱鋼中抗高溫腐蝕的有益元素，同時(shí)，在鋼中加入硅也能改善它在室溫條件下工作的性能。高溫下，在含硅的耐熱鋼表面上形成一層保護(hù)性好、致密的SiO2膜。鋼中含硅量達(dá)1％～2％時(shí)，就有較明顯的抗氧化效果。當(dāng)鋼中含硅量過(guò)多(超過(guò)2％)時(shí)，會(huì)導(dǎo)致鋼的力學(xué)性能變壞。困此，耐熱鋼中的硅含量一般不超過(guò)2％。硅與其他合金元素同時(shí)使用時(shí)，常有更為優(yōu)異的抗氧化效果。如在Cr5Mo鋼中的硅含量從0.2％增加到1％時(shí)，顯著地提高了該鋼的抗高溫氧化性能。當(dāng)鋼中含硅量超過(guò)1％時(shí)，可使它的使用溫度提高到800℃左右。硅與鉬共同合金化對(duì)提高鋼的抗高溫氧化性能有明顯效果。

3 鋁 :鋁是耐熱鋼中抗氧化的重要合金元素。含鋁的耐熱鋼在其表面上能形成一層保護(hù)性良好的Al2O3膜，它的抗氧化性能優(yōu)于Cr2O3膜。當(dāng)耐熱鋼中含鋁量達(dá)6％時(shí)，可使鋼在980℃下具有良好的抗氧化性能。但當(dāng)鋼中的鋁含量達(dá)到或超過(guò)8％時(shí)，卻顯著地降低鋼的塑性和焊接性能，使鋼難于塑性加工及焊接。所以，耐熱鋼中的鋁含量一般不超過(guò)6％。

4 鈦：鈦是強(qiáng)α-Fe形成元素，在Fe-Ti二元合金中，鈦在γ-Fe中的溶解度只有0.65％，但是鈦與Fe能形成一系列的金屬間化合物，同時(shí)鈦又是強(qiáng)碳化物形成元素之一。因此，含鈦的耐熱鋼主要是靠其形成極細(xì)小而又彌散分市的碳化物和金屬間化合物來(lái)起作用的。所以，耐熱鋼中的含鈦量均不太多。到目前為止，鈦在低合金耐熱鋼中的應(yīng)用并不多。鈦是18-8型鎳鉻奧氏體耐熱鋼中的主要穩(wěn)定化元素，其目的是防止晶間腐蝕。在某些沉淀硬化型奧氏體耐熱鋼(或鐵基合金)中，鈦與鎳等能形成金屬問(wèn)化合物(如Ni3Ti)，以達(dá)到提高熱強(qiáng)性的目的。