在不銹鋼材料中各類元素都有哪些作用

不銹鋼材料中各類元素的作用：1．鉻——是構(gòu)成不銹鋼的基本元素。鉻是決定不銹鋼耐腐蝕性能的最基本元素。在氧化性介質(zhì)中，鉻能使鋼的表面很快形成一層實(shí)際為腐蝕介質(zhì)不能透過(guò)和不溶解的富鉻的氧化膜，這層氧化膜很致密，并與金屬基本結(jié)合得很牢固，保護(hù)鋼免受外界介質(zhì)進(jìn)一步氧化浸蝕；鉻還能有效地提高鋼的電極電位。當(dāng)含鉻量不低于12.5%原子時(shí),可使鋼的電極電位發(fā)生突變,由負(fù)電位升到正的電極電位。因而可顯著提高鋼的耐蝕性。鉻的含量越高，鋼的耐蝕性能越好。當(dāng)含鉻量達(dá)到25%、37.5%原子時(shí)，會(huì)發(fā)生第二次第三次的突變，使鋼具有更高的耐腐蝕性能。2．鎳——單獨(dú)不能構(gòu)成不銹鋼鎳對(duì)不銹鋼耐腐蝕的影響，只有它與鉻配合時(shí)才能充分顯示出來(lái)。因?yàn)?，低炭鎳鋼要獲得純奧氏體組織，含鎳量需達(dá)24%；要使鋼在某些介質(zhì)中的耐腐蝕性能顯著改變，含鎳量需在27%以上。所以，鎳不能單獨(dú)構(gòu)成不銹鋼。而在含鉻18%的鋼中加入9%的鎳，就能使鋼在常溫下獲得單一奧氏體組織，并可以提高鋼對(duì)非氧化性介質(zhì)（如：稀、、磷酸等）的耐蝕性，并能改善鋼的焊接和冷彎等的工藝性能。3．錳和氮——可代替鉻鎳不銹鋼中的鎳錳和氮在不銹鋼中有鎳相仿的作用。錳的穩(wěn)定奧氏體作用為鎳的二分之一，而氮的作用比鎳大很多，約為鎳的40倍左右。因而錳和氮可代鎳獲得單一的奧氏體組織。但錳的加入會(huì)使含鉻低的不銹鋼耐蝕性降低。同時(shí)，高錳奧氏體鋼不易加工。因此，在不銹鋼中不單獨(dú)使用錳，只用部分代替鎳。4．碳——在不銹鋼中具有兩重性碳在不銹鋼中的含量及其分布的形式，在很大程度上左右著不銹鋼的性能和組織：一方面碳是穩(wěn)定奧氏體元素，并作用的程度很大，約為鎳的30倍，含碳量高的（馬氏體）不銹鋼，完全可以接受淬火強(qiáng)化，從而在機(jī)械性能方面可大大提高它的強(qiáng)度；另一方面由于碳和鉻的親和力很大，在不銹鋼中要占用十七倍碳量的鉻與它結(jié)合成碳化鉻。隨著鋼中含碳量的增加，則與碳形成碳化物的鉻越多，從而顯著降低鋼的耐蝕性。所以，從強(qiáng)度與耐腐蝕性能兩方面來(lái)看，碳在不銹鋼中的作用是互相矛盾的。在實(shí)際應(yīng)用中，為了達(dá)到耐腐蝕的目的，不銹鋼的含碳量一般較低，在大多在0.1%左右，為了進(jìn)一步提高鋼的耐腐蝕能力，特別是抗晶間腐蝕的能力，常采用超低碳的不銹鋼，含碳量在0.03%甚至更低；但用于制造滾動(dòng)軸承、彈簧、工具等不銹鋼，由于要求有高的硬度和耐磨性，因而含碳量較高，一般均在0.85~1.00%之間。如9Cr18鋼等。5．鉬和銅——能提高某些不銹鋼對(duì)某些介質(zhì)的耐腐蝕性能鉬和銅能提高不銹鋼對(duì)、醋酸等腐蝕介質(zhì)的耐蝕能力。鉬還能顯著提高對(duì)含氯離子的介質(zhì)（如）以及有機(jī)酸中的耐蝕能力。但含鉬的不銹鋼不宜在硝酸中應(yīng)用，含鉬的不銹鋼在沸騰的65%硝酸中的腐蝕速度比不含鉬的增加一倍；銅加入鉻錳氮不銹鋼中，會(huì)加速不銹鋼的晶間腐蝕。鉬對(duì)鋼獲得單一奧氏體組織有不利影響，因此在含鉬鋼中，為了使鋼在熱處理后具有單一的奧氏體組織。鎳在錳等元素的含量要相應(yīng)的提高。6．硅和鋁——能提高不銹鋼的抗氧化能力硅對(duì)提高鉻鋼抗氧化能力的作用很顯著，含5%鉻及1%硅的鋼，抗氧化的能力可與12%鉻鋼相等。如使鋼在1000℃能抵抗氧化，含0.5%硅時(shí)需要22%的鉻，如加入2.5～3%的硅以后，只需要12%的鉻就可以了。有資料還介紹，向Cr15Ni20的鉻鎳鋼中加2.5%的硅，抗氧化性能可相當(dāng)Cr15Ni60的鉻鎳合金。向高鉻鋼中加鋁也能使抗氧化性能顯著提高，它的作用與加硅的功能相仿。向高鉻鋼中加硅和鋁的目的：一是為了進(jìn)一步提高鋼的抗氧化性能，二是為了節(jié)約用鉻。硅和鋁對(duì)提高鉻鋼抗氧化性能的作用雖然很大，但也有很多缺點(diǎn)。最主要的是它使鋼的晶粒粗化和脆性傾向增大。7．鎢和釩加入鋼中，其主要作用是提高鋼的熱強(qiáng)性。8．硼高鉻鐵素體不銹鋼（Cr17MO2Ti）中加0.005%的硼，可使鋼在沸騰的65%醋酸中的耐腐蝕性能提高；奧氏體不銹鋼中加入微量（0.0006～0.0007%）的硼，可使鋼的熱態(tài)塑性改善；硼對(duì)提高鋼的熱強(qiáng)性有良好的作用，可使不銹鋼的熱強(qiáng)性顯著提高；含硼的鉻鎳奧氏體不銹鋼在原子能工業(yè)中有著特殊的用途。但不銹鋼中含硼會(huì)使鋼的塑性和沖擊韌性降低。9.除以上元素外，有些不銹鋼中還分別加入稀有金屬元素和稀土元素以改善鋼的性能。
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