【銅(Cu)】
1.銅對鋼性能的影響
有利影響:
(1)提高鋼的強度,特別是屈服比,略微提高鋼的高溫抗氧化性。
(2)隨著銅含量的提高,鋼的室溫沖擊韌度略有提高。
(3)少量的銅加入鋼中,可以提高低合金結構鋼和鋼軌鋼的耐大氣腐蝕性能,與磷配合使用時效果更為顯著。
(4)改善鋼液的流動性,對鑄造性能有利。
(5)在不銹鋼中加入質量分數為2%-3%的銅,可改善鋼對硫酸和鹽酸的耐蝕性。
不利影響:
含銅量較高的鋼,在熱加工時容易開裂。
2.銅在鋼中的應用
(1)鋼中加入銅主要應用于普通低合金鋼、調質和滲碳結構鋼、鋼軌鋼、不銹鋼和鑄鋼。
(2)我國有豐富的含銅鐵礦,其中的銅不易分選,鋼中的銅也不能再冶煉過程中分離,發展含銅鋼有重大經濟意義。如果用含銅廢鋼重復冶煉,將使鋼中銅含量累積而升高。
【鋁(Al)】
1.對鋼性能的影響
有利影響:
(1)鋁減輕鋼對缺口的敏感性,減少或消除鋼的失效現象,特別是降低鋼的韌脆轉變溫度,改善鋼在低溫下的韌性。
(2)鋁有較大的固溶強化作用,高鋁鋼具有比強度較高的優點。
(3)奧氏體型鐵鋁錳系鋼的綜合性能較佳。
(4)鋁含量達到一定值時,使鋼的表面產生鈍化現象,使鋼在氧化性酸中具有耐蝕性,并提高對硫化氫的耐蝕性。
(5)含鋁的鋼滲氮后表面形成氮化鋁層,可提高硬度和疲勞強度,改善耐磨性。
(6)鋁作為合金元素加入鋼中,可顯著提高鋼的抗氧化性。
不利影響:
(1)鋁對鋼在氯氣及氯化物氣氛中的耐蝕性不利。
(2)鋁對熱加工性能、焊接性和可加工性有不利影響。
2.鋁在鋼中的應用
(1)鋁在一般的鋼中主要起脫氧和控制晶粒度的作用。
(2)鋁作為主要合金元素之一,廣泛應用于特殊合金中,包括滲氮鋼、不銹鋼、耐熱鋼、電熱合金、硬磁與軟磁合金等。
【釩(V)】
1.釩對鋼性能的影響
有利影響:
(1)少量的釩可使晶粒細化,提高韌性。
(2)經適當的熱處理使碳化物彌散析出時,釩可提高鋼的高溫持久強度和蠕變抗力。
(3)釩的碳化物是金屬碳化物中最硬和最耐磨的,彌散分布的碳化物可提高工具鋼的硬度和耐磨性。
(4)加入足夠量的釩,將碳固定于釩碳化物中時,可大大增加鋼在高溫高壓下對氫的穩定性。不銹鋼中,釩可改善抗晶間腐蝕的性能。
(5)含釩鋼在加工溫度較低時可顯著增加變形能力。
(6)釩可改善鋼的焊接性。
不利影響:
(1)釩含量較高時會導致聚集的碳化物出現,使強度降低,碳化物在晶粒內析出會降低室溫韌性。
(2)在鐵鎳合金中加入釩,經適當熱處理后可提高磁導率。在永磁鋼中加入釩,能提高磁矯頑力。
(3)出現釩的氧化物時,對鋼的高溫抗氧化性不利。
2.釩在鋼中的作用
(1)釩在普通低合金鋼、合金結構鋼、彈簧鋼、軸承鋼、合金工具鋼、高速工具鋼、耐熱鋼、抗氫鋼、低溫用鋼等系列中得到廣泛的應用。
(2)釩是我國富有的元素之一,其價格雖較硅、錳、鈦、鉬略貴、但在鋼中的質量分數一般不大于0.5%(除高速工具鋼外),故應大力推廣使用。目前釩已成為發展新鋼種的常用元素之一。
【鈦(Ti)】
1.鈦對鋼性能的影響
(1)鈦以固溶態存在于鐵素體之中時,其強化作用高于鋁、錳、鎳、鉬等。
(3)鈦能提高持久強度和蠕變抗力。
(4)鈦對鋼的韌性有改善作用。
(5)鈦提高鋼在高溫、高壓、氫氣中的穩定性。
(8)鋼中加入鈦可促進氮化層的形成和較迅速獲得所需的表面硬度。
(9)鈦能改善低碳錳鋼和高合金不銹鋼的焊接性。
2.鈦在鋼中的應用
(1)鈦的質量分數超過0.025%時,可作為合金元素考慮。
(2)鈦作為合金元素在普通低合金鋼、合金結構鋼、合金工具鋼、高速工具鋼、不銹鋼、耐熱鋼、永磁合金及鑄鋼中得到廣泛應用。
(3)鈦越來越多地被應用于各種先進材料,成為重要的戰略物資,如航空航天器,動力機械等。
【鎢(W)】
1.對鋼性能的影響
(1)鎢提高了鋼的耐回火性,所形成的碳化物十分堅硬,因而提高了鋼的耐磨性,還使鋼具有一定的熱硬性。
(2)提高鋼在高溫時的蠕變抗力,其作用不如鉬強。
(3)顯著提高鋼的矯頑力和剩余磁感。
(4)鎢對鋼的耐蝕性和高溫抗氧化性影響很小。
(5)強烈降低鋼的熱導率。
(6)變形抗力高,熱加工性能較差。
2.鎢在鋼中的作用
鎢主要用于工具鋼,如高速鋼和熱鍛模具鋼。