310S不锈钢

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耐热不锈钢中合金元素的作用

来源:至德钢业 日期:2022-05-01 07:14:48 人气:56

耐热不锈钢一般是通过向基体中添加大量的合金元素,即改变钢的成分,从而改善耐热钢的组织结构,进而改变其力学性能,物理性能,加工性能,使其达到材料所需的使用性能。一般,耐热不锈钢中的合金元素有五种存在状态:1.)合金元素与铁元素形成间隙固溶体或置换固溶体,如铁素体,奥氏体等。2.)合金元素与碳元素形成碳化物,如Fe3CCr23C6等。3.)合金元素间形成金属间化合物,如Fe2NbFeCr等。4.)合金元素与非金属元素形成非金属夹杂物,如MnS等。5.)以游离态存在,既不溶于金属基体,也不易形成化合物,如铅、铜元素。碳元素:耐热钢主要应用于高温环境,高温下合金元素易与碳形成脆硬的碳化物,降低材料塑性,故对于锅炉高温部件,一般都为低碳钢。

氮元素:N能稳定奥氏体组织,且与其它合金元素形成的氮化物可起到固溶强化的作用,进而提高材料抗拉强度,硬度和延伸率。同时,氮有助于氧化膜的形成,也能提高不锈钢的局部腐蚀性能。

铌元素:Nb主要以固溶体或第二相NbCN)两种方式存在于耐热钢中,可起到细晶强化及沉淀强化的作用。当含量不高于0.40%时,铌含量越高,其耐海水、耐大气腐蚀的能力越强;同时,铌的碳化物和氮化物能增强耐蚀性,提高强韧性并降低钢的脆性转变温度。

铬元素:Cr是耐热钢中最主要的一种合金元素,决定着耐热钢的抗腐蚀性能。加入铬能使钢变为完全的铁素体组织,提高抗氧化性和耐腐蚀性。铬是通过在基体表面形成一层致密保护性氧化膜,来增强其抗高温氧化性和耐蚀性。同时,在金属基体中加入铬元素,还可以在提高其硬度,强度和耐磨性的同时,不影响塑韧性,并能提高屈服点、电阻和导磁率。

镍元素:Ni能扩大奥氏体相区并稳定奥氏体,其重要作用就是保证耐热不锈钢具有单相的奥氏体组织,进而使合金获得良好的强韧性和加工性能。此外,镍能改善Cr的氧化膜的成分和结构,使其形成更具有保护性的尖晶石结构的氧化膜,提高高温抗氧化性。但Ni含量过高,会加剧碳氮化合物的析出倾向,并提高晶界腐蚀敏感性。

锰元素:Mn也是奥氏体形成元素,它促进奥氏体形成的能力较弱,但具有很强的稳定奥氏体组织的作用。适量的锰,能使钢的临界冷却速度降低,淬透性提高,但大量的锰,会降低不锈钢的耐蚀性且使加工成型性降低。

铝元素:Al能够降低氧分压,在提高钢耐高温氧化性和耐蒸汽腐蚀性能上起主导作用。但铝极易氧化,故在冶炼过程中较难控制其添加含量;同时,铝加入量不高,因其易与N反应生成氮化物,影响钢的性能。

硅元素:Si是铁素体形成元素,能够显著提高耐热不锈钢在氧化性较强介质中的抗氧化性。同时,由于Si会促进Laves等脆硬相的生成,故降低其含量有利于提高材料的韧性。一般合金中Si含量在0.3%左右,不高于3.5%,否则,将使钢脆性增大。

本文标签:耐热不锈钢 

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