Az acél bizonyos tulajdonságainak javítása és fokozása, valamint bizonyos speciális tulajdonságok elérése érdekében az olvasztási eljárás során szándékosan hozzáadott elemeket ötvözőelemeknek nevezzük. A leggyakrabban használt ötvözőelemek közé tartoznak a króm, a nikkel, a molibdén, a volfrám, a vanádium, a titán, a tantál, a cirkónium, a kobalt, a szilícium, a mangán, az alumínium, a réz, a bór és a ritkaföld. A foszfor, a kén, a nitrogén stb. Egyes esetekben ötvözeti szerepet is játszanak.
(1) króm (Cr)
A króm növelheti az acél keményedését és a másodlagos edzés hatását, javíthatja a szénacél keménységét és kopásállóságát anélkül, hogy az acél törékennyé válna. Ha a tartalma meghaladja a 12% -ot, az acélnak jó a magas hőmérsékletű oxidációs ellenállása és az oxidációs ellenállás korrózióállósága, valamint növeli az acél termikus szilárdságát. A króm a rozsdamentes acél saválló acél és hőálló acél fő ötvöző eleme.
A króm növelheti a szénacél erősségét és keménységét gördülő állapotban, és csökkentheti a terület megnyúlását és csökkentését. Ha a krómtartalom meghaladja a 15% -ot, az erő és a keménység csökken, és ennek megfelelően nő a nyúlás és a területcsökkenés. A krómacél tartalmú alkatrészeket könnyedén lehet földelni, hogy magasabb felületminőséget érjenek el.
A króm legfontosabb szerepe a megrepedt és edzett szerkezetnek az, hogy javítsa a keményedést, így az acél a kioltás és az edzés után jobb átfogó mechanikai tulajdonságokkal rendelkezik, a karburált acél szintén króm-karbidokat képezhet, ezáltal növelve az anyag ellenállását. .
A krómtartalmú rugóacél a hőkezelés során nem hajlamos a dekarbonizációra. A króm javíthatja a szerszámacél kopásállóságát, keménységét és vörös keménységét, és jó tapadási stabilitást biztosít. Elektrotermikus ötvözetekben a króm növelheti az oxidációs ellenállást, az elektromos ellenállást és az ötvözet szilárdságát.
(2) Nikkel (Ni)
A nikkel megerõsíti a ferritet, és finomítja az acélgyertyát. Az összhatás az erő növelése, és nincs jelentős hatása a plaszticitásra. Általában az alacsony szén-dioxid-kibocsátású acélok esetében, amelyeket acélhengerlés, normalizálás vagy hőkezelés nélkül használnak fel kondicionálás nélkül, bizonyos mennyiségű nikkel növelheti az acél szilárdságát anélkül, hogy jelentősen csökkentené a szívósságát. A statisztikák szerint a nikkel 1% -os növekedése növelheti az erősséget 29,4 Pa-val. A nikkeltartalom növekedésével az acél hozama gyorsabban nő, mint a szakítószilárdság, így a nikkeltartalmú acél aránya magasabb lehet, mint a hagyományos szénacélé. A nikkel növeli az acél szilárdságát, ugyanakkor kevésbé hat az egyéb folyamatok szívósságára, plaszticitására és teljesítményére, mint más ötvözőelemekre. Közepes szénacél esetén, mivel a nikkel csökkenti a perlittertranszformációs hőmérsékletet, a perlit képződik; és mivel a nikkel csökkenti az eutektoid pont széntartalmát, a perlit mérete nagyobb, mint a széntartalmú szénacélé. A nikkeltartalmú perlit ferrites acél szilárdsága nagyobb, mint az azonos széntartalmú szénacélé. Ezzel szemben, ha az acél szilárdsága megegyezik, a nikkeltartalmú acél széntartalma megfelelően csökkenthető, az acél szívóssága és plaszticitása javítható. A nikkel javíthatja az acél ellenállását a fáradtságra és csökkenti az acél érzékenységét a résbe. A nikkel alacsony hőmérsékleten csökkenti az acél törékeny átmeneti hőmérsékletét, ami nagy jelentőséggel bír az alacsony hőmérsékletű acélok esetében. Az acél 3,5% -át tartalmazó nikkel használható -100 ° C-on, és az acél 9% -át tartalmazó nikkel -196 ° C-on dolgozhat. A nikkel nem növeli az acél rezisztenciáját a kúszáshoz, ezért általában nem használják erősítő elemként a forróságú acélokhoz.
Nagy nikkeltartalmú vas-nikkel ötvözetekben a lineáris tágulási együttható jelentősen változik a nikkeltartalom növekedésével vagy csökkenésével. Ezzel a tulajdonsággal precíziós ötvözeteket, bimetallokat stb. Lehet tervezni és gyártani, nagyon alacsony vagy bizonyos lineáris bővítési együtthatókkal.
Ezenkívül a nikkel nemcsak ellenáll a savnak, hanem ellenáll a lúgnak, és korrózióálló a légkörre és a sóra. A nikkel a rozsdamentes saválló acél egyik fontos eleme.
(3) Molibdén (Mo)
A molibdén javítja az acél megkötőképességét és termikus szilárdságát, megakadályozza a temperamentum törékenységét, megnöveli a remanenciát és a koercivitást, és ellenáll a korróziónak bizonyos médiumokban.
Elakadt és edzett acélból a molibdén meglazítja és megjavítja a részeket nagyobb részekkel, javítja az acélok temperálási ellenállását vagy temperálási stabilitását, és lehetővé teszi az alkatrészek magasabb hőmérsékleten történő edzését, ezáltal hatékonyabban kiküszöbölve (vagy csökkentse a maradék stressz és a plaszticitás javítása.
A fent említett funkciók mellett a karburált acélokban lévő molibdén szintén csökkentheti a karbidok hajlamát, hogy folyamatosan képződjenek a karfiolt rétegben lévő szemcsék határán, csökkentsék a maradék ausztenit a karburizált rétegben, és viszonylag növeljék a felületi réteget. A kopásállóság.
A kovácsolt szerszámban a molibdén viszonylag stabil acél keménységet is tarthat, és növeli a deformációt. A repedés és kopásállóság.
Rozsdamentes saválló acélokban a molibdén tovább növeli a szerves savak (hangyasav, ecetsav, oxálsav stb.), Valamint hidrogén-peroxid, kénsav, kénsav, szulfátok, savas festékek és fehérítő folyadékok ellenállóképességét. Különösen a molibdén hozzáadásával megakadályozható a klorid ionok által okozott korpásodás okozta hajlam.
A W12Cr4V4Mo nagyteljesítményű acél, amely körülbelül 1% molibdént tartalmaz, kopásállóságot, keményedést és vörös keménységet tartalmaz.
(4) Volfram (W)
Amellett, hogy a karbidokat acélból alakítják ki, a volfrám részlegesen vasat képez, hogy szilárd oldatot képezzen. A hatás hasonló a molibdénéhoz, és az általános hatás nem olyan jelentős, mint a molibdén tömegtörése. A fő volfrámmintája az acélban a temperált stabilitás, a piros keménység, a termikus szilárdság és a megnövekedett kopásállóság miatt a karbidok képződésének köszönhető. Ezért elsősorban szerszámacélok, például nagysebességű acél, forró kovácsoló acél, stb.
A volfrám a kiváló minőségű tavaszi acélokban tűzálló keményfémeket képez. Magasabb hőmérsékleteken végzett edzés során felszabadíthatja a karbidok aggregálódási folyamatát, és magas magas hőmérsékletű szilárdságot tarthat fenn. A volfrám szintén csökkentheti az acél túlmelegedési érzékenységét, növeli a keményedést és növeli a keménységet. A 65SiMnWA rugós acél rendkívül kemény, forró hengerlés után. Az 50 mm2-es rugóacél olajban keményedhet, és fontos rugóként használható nagy terhelésnek, hőállóságnak (kevesebb, mint 350 ° C) és ütközéskor. 30W4Cr2VA nagy szilárdságú, hőálló, kiváló minőségű rugós acél, nagy keményedéssel, 1050 ~ 1100 ° C-os, 550 ~ 650 ° C-os lehúzással, 1470 ~ 1666Pa szakítószilárdság után. Főleg arra használják, hogy magas hőmérsékleten (500 ° C-ig) használják a rugókat.
A volfrám hozzáadásával jelentősen javítható az acél kopásállósága és megmunkálhatósága. Ezért a volfrám a legfontosabb eleme az ötvözött szerszámacélnak.
(5) Vanádium (V)
A vanádium és a szén, az ammónia, az oxigén erős affinitással rendelkezik a megfelelő stabil vegyületek képződésével. A vanádium elsősorban acél karbidok formájában létezik. Fő szerepe az acél mikrostruktúrájának és szemcséinek finomítása, valamint az acél szilárdságának és szívósságának növelése. Amikor a szilárd oldatot magas hőmérsékleten feloldjuk, a keményedés növelése megnő; fordítva, ha karbidként van jelen, a keményedés csökken. A vanádium növeli a megrepedt acél tapadási stabilitását, és másodlagos keményedést eredményez. Az acélban lévő vanádiumtartalom általában nem haladja meg a 0,5% -ot, kivéve a nagysebességű szerszámacélt.
A vanádium finomíthatja a szemcséket a hagyományos alacsony szén-dioxid-ötvözött acélokban, növelheti az erősséget, a kitermelés arányát és az alacsony hőmérsékletű tulajdonságokat a normalizálás után, és javíthatja az acélhegesztés teljesítményét.
Az ötvözet szerkezeti acélból készült vanádium csökkenti a keményedést az általános hőkezelési körülmények között, ezért gyakran alkalmazzák elemekkel, mint például a mangán, a króm, a molibdén és a volfrám a szerkezeti acélban. A megrepedt és edzett acélból készült vanádium elsősorban az acél szilárdságának és kitermelésének arányát növeli, és finomítja a magok és niobium hőérzékenységét. A karfiolt acélban a szemcsék finomításának képessége miatt az acél közvetlenül megakadályozható a karburizálás után, másodlagos lehűlés nélkül.
A vanádium megnövelheti a rugalmas acél és az acélcsapágy szilárdságát és kitartalmát, különösen növeli az arányhatárt és az elasztikus határértéket, csökkenti a dekarbonizációs érzékenységet a hőkezelés során és ezáltal javítja a felület minőségét. Az öt króm-vanádiumot hordozó acél acél nagy széntartalmú diszperzióval és jó teljesítményt nyújt.
A vanádium finomítja a szemcséket a szerszámacélban, csökkenti a túlmelegedési érzékenységet, megnöveli az edzés stabilitását és kopásállóságát, és meghosszabbítja a szerszám élettartamát.
(6) Titán (Ti)
A titán erős affinitást mutat nitrogénnel, oxigénnel és szénnel, és erősebb affinitással rendelkezik a kénnel, mint a vas. Ezért jó deoxidizáló és hatékony elem a nitrogén és a szén rögzítésére. Bár a titán erős karbidképző elem, nem keveredik más elemekkel összetett vegyületek előállítására. A titán karbid erős kötõerõvel rendelkezik, stabil, és nem könnyen bomlik. Csak lassan feloldódhat szilárd oldatként, ha az acélban több mint 1000 ° C-ra melegszik. A feloldás előtt a titán-karbid részecskék hatása megakadályozza a gabona növekedését. Mivel a titán és a szén közötti affinitás sokkal nagyobb, mint a króm és a szén közötti affinitás, a titánt gyakran használják rozsdamentes acélban, hogy rögzítsék a szén jelenlétét, hogy megszüntessék a króm határértékét a króm határán, ezáltal kiküszöbölve vagy csökkentve az acél belső korrózióját.
A titán az egyik ferritképző elem, és erősen növeli az A1 és A3 acél hőmérsékletét. A titán javítja a plaszticitást és a szívósságot a hagyományos alacsony ötvözetű acélokban. Mivel a titán megköti a nitrogént és a ként, és titán-karbidot képez, az acél szilárdsága nő. A gabona finomítása a normalizálás, csapadékképzés és karbidképződés után jelentősen javíthatja az acél plaszticitását és ütőszilárdságát. A titánt tartalmazó ötvözetből készült szerkezeti acél jó mechanikai tulajdonságokkal és a folyamat teljesítményével rendelkezik. A fő hátrány a keményedés.
A nagy krómtartalmú rozsdamentes acélokban általában hozzá kell adni a titán széntartalmának ötszörösét, ami nemcsak javítja a korrózióállóságot (főleg az intergranuláris korrózióval szembeni ellenállóképességet) és az acél szívósságát, hanem javítja a gabonát az acél növekedése magas hőmérsékleten és javítja a mikrostruktúrát. Acélhegesztési teljesítmény.
(7) Nb / Cb
A 铌 és The közötti szimbiózis gyakran hasonlít a 钽 és that értékeihez. Hasonló hatásuk van az acélban. A lantán és a cérium oldódik szilárd oldatban, és szerepet játszik a szilárd oldat erősítésében. Amikor az ausztenit feloldódik, az acél keményedése jelentősen megnő. Azonban, a karbidok és az oxid részecskék jelenlétében a szemcséket finomítják, és az acél keményedését csökkentik. Növelheti az acél temperálási stabilitását és másodlagos keményedési hatással bír. A nyomelem niobium növelheti az acél szilárdságát anélkül, hogy befolyásolná az acél plaszticitását vagy szívósságát. A szem finomításának hatására az acél ütésállósága javítható, és a törékeny átmeneti hőmérséklet csökkenthető. Ha a tartalma több mint 8-szorosa a szénnek, szinte az összes acél szálat rögzíthetjük, így az acélnak jó hidrogénállósága van. Az ausztenites acélokban megakadályozható az acélból származó oxidáló közeg intergranuláris korróziója. A rögzített szén- és csapadékképző hatás miatt a forró szilárdságú acélok magas hőmérsékletű tulajdonságai, mint például a kúszási szilárdság, javíthatók.
铌 Az egyszerű ötvözetlen acélszerkezethez a kitermelési szilárdság és az ütésállóság javítható, és a törékeny átmeneti hőmérséklet csökkentheti a hasznos hegesztési teljesítményt. A karburizáló és lepattintható és temperált ötvözetből készült szerkezeti acél a keményedés növelésében egyidejűleg. Javítsa az acél szívósságát és alacsony hőmérsékletét. Csökkentheti az alacsony szén-dioxid-mentes martenzit hőálló rozsdamentes acélból készült levegő keményedését, megakadályozhatja a keményedést és az érzékenységet, valamint növeli a kúszási szilárdságot.
(8) cirkónium (Zr)
A cirkónium egy erős karbidképző elem, és az acélban betöltött szerepe hasonló a niobium, a tantál, a vanádium. A kis mennyiségű cirkónium hozzáadása gáztalanító, tisztító és finomító szemcséket eredményez, ami kedvezően hat az acél alacsony hőmérsékleti teljesítményére és javítja a bélyegzés teljesítményét. Általában nagy teljesítményű acélok és nikkelalapú szuperötvözetek gyártására használják a gázmotorok és a ballisztikus rakéták szerkezetére.
(9) Kobalt (Co)
A kobaltot speciális acélok és ötvözetekhez használják. A kobaltot tartalmazó nagy sebességű acélok magas magas hőmérsékletű keménységgel rendelkeznek. Molibdénnel kombinálva martenzitikus acélok használhatók rendkívül nagy keménység és jó mechanikai tulajdonságok elérésére. Ezenkívül a kobalt a forró szilárdságú acélok és mágneses anyagok fontos ötvözőeleme.
A kobalt csökkenti az acél keményedését, így a szénacél önmagában történő adagolása csökkenti a mechanikai tulajdonságokat a kioltás és az edzés után. A kobalt erősítheti a ferritet és hozzáadhat szénacélt. Növelheti az acél keménységét, kitermelési pontját és szakítószilárdságát a lágyítás vagy normalizálás során. Káros hatással van a nyúlás és a terület csökkentésére, valamint a szívósság ütése is növekszik. Csökkentő kobalt tartalom. Mivel a kobalt antioxidáns tulajdonságokkal rendelkezik, hőálló acélok és hőálló ötvözetek esetén alkalmazzák. A kobaltalapú ötvözött gázturbinának egyedülálló szerepe van.
(10) szilícium (Si)
A szilíciumot ferritben és auszteninnel lehet feloldani az acél keménységének és szilárdságának javítása érdekében, ez a szerepe csak a foszfor, a mangán, a nikkel, a króm, a volfrám, a molibdén, a vanádium és más elemeknél erősebb. Ha azonban a szilíciumtartalom meghaladja a 3% -ot, az acél plaszticitása és szívóssága jelentősen csökken. A szilícium javíthatja az acél elasztikus határát, a szilárdság és a hozamarány (σs / σb), valamint a fáradási szilárdság és a fáradtság arányát (σ-1 / σb). Ennek oka, hogy a szilícium vagy szilícium mangán acél rugóacélként használható.
A szilícium csökkenti az acél sűrűségét, hővezető képességét és elektromos vezetőképességét. Elősegítheti a ferritvágás elősegítését és csökkentheti a koercivitást. A kristály anizotrópiájának csökkentésére hajlamosak, így a mágnesezés egyszerű, a mágneses rezisztencia csökken, és felhasználható elektromos acél előállítására, így a mágneses acéllemez alacsonyabb mágneses hiszterézis-veszteséggel jár. A szilícium növelheti a ferrit mágneses permeabilitását, így az acéllemez nagyobb mágneses indukciós erővel rendelkezik egy gyengébb mágneses mező alatt. Az erős mágneses térben azonban a szilícium csökkenti az acél mágneses indukciós szilárdságát. A szilícium erős oxidációjának köszönhetően a szilícium csökkenti a vas mágneses öregedési hatását.
Ha a szilíciumtartalmú acélt oxidáló atmoszférában melegítik, a felületen SiO2-fólia réteg képződik, ezáltal megnövelve az acél oxidációs ellenállását magas hőmérsékleten.
A szilícium elősegíti az oszlopos kristályok növekedését öntött acélban, és csökkenti a plaszticitást. Ha a szilícium-acél gyorsan felmelegszik, az acél belső és külső felülete közötti hőmérséklet-különbség az alacsony hővezetőképesség miatt nagy, ezért eltörik.
A szilícium csökkentheti az acél hegesztési teljesítményét. Mivel az oxigénhez való kötődési képesség erősebb, mint a vasé, a hegesztés során könnyen előállítható az alacsony olvadáspontú szilikát, ami növeli az olvadt salak és az olvadt fém folyékonyságát, ami csökkenti a hegesztés minőségét. A szilícium egy jó deoxidizáló. Alumíniummal történő deoxidáláskor adott esetben egy bizonyos mennyiségű szilíciumot adnak hozzá, ami jelentős mértékben növelheti a deoxidáció sebességét. A szilícium eredetileg valamilyen maradékot tartalmaz az acélban, amelyet nyersanyagként hoznak létre az acélgyártás és az acélgyártás során. A forrásban lévő acélokban a szilícium <> A szándékosan hozzáadott ferrosilícium ötvözeteket az acélgyártás során adják hozzá.
(11) Mangán (Mn)
A mangán egy jó deoxidizáló és kéntelenítő. Az acél általában tartalmaz egy bizonyos mennyiségű mangánt, amely kiküszöböli vagy csökkentheti a kén hatására bekerülő acél forróságát, ezáltal javítva az acél forró megmunkálhatóságát.
A mangánból és a vasból kialakított szilárd oldat növeli a ferrit és ausztenit acél szilárdságát és szilárdságát. Ezzel egyidejűleg a karbid képződésének egyik eleme, és a cementben a cementet a vas-atomok egy részét helyettesítik. A mangán csökkenti a kritikus átmeneti hőmérsékletet az acélban. Részt vesz a perlitter finomításában, és közvetve fontos szerepet játszik a perlit acél erősítésében. A mangán stabilitása az ausztenitől csak a nikkelhez igazodik, és erősen növeli az acél keményedését. A használt mangán összetétele nem haladja meg a 2% -ot más elemekkel, hogy különböző ötvözött acélokat készítsen.
A mangán jellemzői a bőséges erőforrások és a különböző funkciók, és széles körben használták, például a szén-szerkezeti acélok és tavaszi acélok magasabb mangán tartalmat.
A magas szén-dioxid és a magas mangán kopásálló acélok esetében a mangán tartalma 10% és 14% között lehet. Az oldatkezelés után jó szilárdságú. Amikor az ütközést és a deformálódást megkapja, a felületi réteg a deformáció miatt megerõsödik, és nagy ellenállással rendelkezik. Őrlés.
A mangán és a kén egy magas olvadáspontú MnS-et képez, amely megakadályozza a FeS-nek köszönhető forró lomatlanságot. A mangánnak az a tendenciája, hogy növelje az acélszemcsék durvaságát és az érzékenységet a finomság kíméletére. Ha az olvasztást nem megfelelően hűtik ki az öntés és a kovácsolás után, könnyen okozhat fehér foltokat az acélban.
(12) Alumínium (Al)
Az alumíniumot elsősorban a szemcsék deoxidizálására és finomítására használják. Kemény, korrózióálló nitrátréteg képződése a nitridált acélban. Az alumínium gátolhatja az alacsony szén-dioxid-kibocsátású acélok öregedését, és alacsony hőmérsékleten növeli annak szívósságát. Ha a tartalom magas, az acél oxidációs ellenállása és a korrózióállóság az oxidáló savban és a H2S gázban javítható, és javítható az acél elektromos és mágneses tulajdonságai. Az alumínium nagy szilárd oldat erősítő hatása van az acélban, javítva a kopásállóságot, fáradási szilárdságot és a karburált acél mechanikai tulajdonságait.
A kemény ötvözetben az alumínium és a nikkel alkotja a vegyületeket, ezáltal javítva az olvasztási szilárdságot. Az alumíniumtartalmú vas-króm alumíniumötvözet közel állandó ellenállási jellemzőkkel és kiváló oxidációs ellenállással rendelkezik magas hőmérsékleten. Alkalmas elektrometallurgiai ötvözetekhez és króm-alumíniumhoz. Ellenállás huzal.