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常见金属元素对材料力学性能的影响（二） 6. 锰在低合金钢中的作用 （1）锰与铁形成固溶体可提高钢中铁素体和奥氏体的硬度和强度。在碳锰钢中常利用锰 来提高钢的强度，但它使材料的延展性有所降低，而且增加了应力腐蚀开裂的敏感性。在一般 碳锰钢和低合金钢中，其含量在 1%2%。 （2）锰是良好的脱敏剂和脱硫剂。锰与硫形成 MnS，可防止因硫而导致的热脆现象，从而 改善钢的热加工性能。因此，在工业用钢中一般都含有一定数量的锰。 （3）锰在钢中由于能降低临界转变温度故碳锰钢的低温冲击韧性比碳素钢好。 （4）锰能强烈增加碳锰钢的淬透性。含锰量较高时，有使钢晶粒粗化并增加钢的回火脆性 的不利倾向。 （5）锰对钢的焊接性有着不利的影响。为改善钢的焊接性，应在许可的范围内，适当降低钢 的含碳量。焊接时也需采用优质低氢焊条和相应的焊接工艺。 7.铬在低合金钢中的作用 （1）随含铬量的增加使铬钼钢和铬钼钒钢有良好的抗高温性和耐氧化介质腐蚀作用，并 增加钢的热强性。但含铬量太高时或者处理不当易发生相和 475回火脆化。 （2）铬增加钢的淬透性并有二次硬化作用。 （3）铬是显著提高钢的脆性转变温度的元素，随着含铬量的增加，钢的脆性转变温度也逐 步提高，冲击值随含铬量增加而下降。 （4）在含钼的锅炉钢中，加入少量的铬，能肪止钢在长期使用过程中的石墨化。 （5）在单一的铬钢中，材料的焊接性能随含铬量的增加而恶化。 8铝在低合金钢中的作用 （1）铝与氮及氧的亲和力很强，因此它也作为炼钢时的脱氧定氮剂，井起到细化晶粒、阻抑 碳钢的时效、提高钢在低温下韧性的作用。 （2）铝作为合金元素加入钢中时能提高钢的抗氧化性，改善钢的电磁性能提高渗氮钢的 耐磨性和疲劳强度等。因此， 铝在不起皮钢、电热合金、磁钢和渗氮钢中，得到了广泛的应用。 （3）铝在铁索体及珠光体钢中，当其含量较高时，材料的高温强度和韧性较低。 （4）当含铝量达到一定量时，可使钢产生钝化现象，使钢在氧化性酸中具有耐蚀性，但使钢 的焊接性变坏。 （5）铝还能提高钢对硫化氢的耐蚀作用。含铝量在 4左右的钢，在温度不超过 600时有 较好的抗硫化氢腐蚀作用。 （6） 在钢铁材料表面镀铝和渗铝， 可以提高其抗氧化性和在工业和海洋性气氛中的耐蚀性。 （7）含铝的钢渗氮后，在钢的表面形成一层牢固的薄而硬的弥散分布的氮化铝层，从而提 高其硬度和疲劳强度，并改善其耐磨性。 （8）铝是高锰低温钢的主要合金元素。一定量的铝，有提高铁锰奥氏体的稳定度、抑制 Mn 相变的作用，从而使铝在低温钢中得到了应用。 9.钼在低合金钢的作用 （1）钼属于强碳化物形成元素，当其含量较低时，与铁及碳形成复杂的渗碳体；当其含量较 高时则形成特殊碳化物。在较高回火温度下，由于钼的弥散分布，可使材料出现二次硬化。 （2） 钼对铁素体有固溶强化作用，同时也提高碳化物的稳定性，因此对钢的强度产生有利。 钼是提高钢热强性最有效的合金元素。钼同样也能提高马氏体钢和奥氏体钢的热强性。 （3）钼在钢中，由于形成特殊碳化物，可以改善在高温高压下抗氢侵蚀的作用。 （4）钼常与其它元素如锰、铬配合使用，可显著提高钢的淬透性；含钼量约 0.5%时，能抑 制或降低其他合金元素导致的回火脆性。 （5）钼在不锈耐热钢中，也能使钢表面钝化，但作用不如铬显著。钼与铬相反，它既能在还 原性酸(HCl、H2SO4、H2SO3)中又能在强氧化性盐溶液(特别是含有氯离子时)中使钢材表面 钝化。因此，钼可以普遍提高钢的耐蚀性能 （6）钼加入奥氏体耐酸钢中，能显著地提高材料对醋酸、环烷酸的耐蚀性，在含有氯化物的 溶液中，常会引起奥氏体耐酸钢的点腐蚀和晶间腐蚀。材料中加入钼后，这种倾向在很大程度 上会被减缓或抑制。 10.镍在高合金钢中的作用 （1）镍是扩大相区，形成无限固溶体的元素，它是奥氏体不锈钢中的主要元素。 （2）镍能细化铁素体晶粒，改善钢的低温性能。含镍量超过一定值的碳钢，其低温脆化转变 温度显著降低，而低温冲击韧性显著提高，因此镍钢常用于低温材料。一般情况下，含镍量达 到 3.5%的镍钢可以在-100低温下使用，含镍量达到 9%的镍钢可在-196超低温下使用。 （3）含镍的低合金钢还有较高的抗腐蚀疲劳的性能。镍钢不宜在含硫或一氧化碳的气氛中 加热，因为镍易与硫化合，在晶界上形成低熔点的 NiS 网状组织而产生热脆。在高温时镍将与 氧化碳化合形成 Ni(CO)4 气体而由合金中逸出，从而在材料中留下孔洞。 （4）在不锈耐热钢中，镍与铬、钼等元素适当配合使材料在常温下为奥氏体组织，即得到奥 氏体不锈钢或耐热钢。然而，目前镍在全世界范围内都是一种比较稀缺的元素，故作为一种合 金元素，应该只有在用其他素不能获得所需要的性能时，才考虑使用它。 （5）由于镍可降低临界转变湿度和降低钢中各元素的扩散速度，因而它可以提高钢的淬透 性。 （6） 镍不增加钢对蠕变的抗力， 因此一般不作为热强钢中的强化元素。 在奥氏体热强钢中， 镍的作用只是使钢奥氏体化，钢的强度必须靠其他元素如钼、钨、钒、钛、铝来提高。 （7）镍是有一定耐腐蚀能力的元素，对酸、碱、盐以及大气均具有一定的耐腐蚀能力。 11钛在高合金钢中的作用 （1）钛是最强的碳化物形成元素，与氮、氧的亲和力也极强，是良好的脱气剂和固定氮、碳 的有效元素正因为这样含钛的高合金钢不宜用于铸件。 （2） 在奥氏体不锈钢中，由于钛能固定碳， 有防止和减轻材料晶司腐蚀和应力腐蚀的作用。 如果奥氏体不锈钢中的钛、碳含量之比超过 4.5 时，由于此时材料中的氧、氮和碳可以全部被 固定住，故使得材料对晶间腐蚀、应力腐蚀和碱脆有很好的抗力。 （3）当钛以碳化钛微粒存在时，由于它能细化钢的晶粒并成为奥氏体分解时的有效晶核， 可使钢的淬透性降低，但也使材料的高温固溶强化效果降低。 （4）钛能提高耐热钢的抗氧化性和热强性。 （5）钛作为强碳化物形成元素，可以提高钢在高温、高压、氢气中的稳定性。当钢中的含钛 量达到含碳量的 4 倍时，可使钢在高压下对氢的稳定性几乎高达 600以上。 【中国电力科技培训网】是全国电站热处理技能培训信息交流平台，是国家人社部技能鉴定中心和电 站热处理考委会的热处理考核鉴定窗口，是全国电力科技培训和电站热处理培训团队的专业网站。 网址：；全国电力热处理 QQ 群 116496627 电话：024-66616095 欢迎咨询！