合金元素釩、硅、鋁、鈦在耐熱鋼中的作用

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合金元素釩、硅、鋁、鈦在耐熱鋼中的作用

1 釩 :釩為難熔金屬，熔點高(1910℃)。釩是縮小γ-Fe相區(qū)、擴大α-Fe相區(qū)的合金元素，是強碳化物形成元素。對提高耐熱鋼的熱強性有較好的作用。釩在耐熱鋼中的作用與鉬和鎢類似，但與它們不同的是釩不能強化固溶體，也不能提高固溶體的再結(jié)晶溫度。釩在鐵素體和奧氏體耐熱鋼中之所以能提高其熱強性都是通過形成細小均勻分布的碳化物而起作用的，因為釩的碳化物是一種十分穩(wěn)定的碳化物。釩是提高鐵素體型耐熱鋼的熱強性的有效元素，釩也在奧氏體型耐熱鋼中獲得應(yīng)用，但釩含量一般在0.3％～0.5％之間。

2 硅 :硅是耐熱鋼中抗高溫腐蝕的有益元素，同時，在鋼中加入硅也能改善它在室溫條件下工作的性能。高溫下，在含硅的耐熱鋼表面上形成一層保護性好、致密的SiO2膜。鋼中含硅量達1％～2％時，就有較明顯的抗氧化效果。當(dāng)鋼中含硅量過多(超過2％)時，會導(dǎo)致鋼的力學(xué)性能變壞。困此，耐熱鋼中的硅含量一般不超過2％。硅與其他合金元素同時使用時，常有更為優(yōu)異的抗氧化效果。如在Cr5Mo鋼中的硅含量從0.2％增加到1％時，顯著地提高了該鋼的抗高溫氧化性能。當(dāng)鋼中含硅量超過1％時，可使它的使用溫度提高到800℃左右。硅與鉬共同合金化對提高鋼的抗高溫氧化性能有明顯效果。

3 鋁 :鋁是耐熱鋼中抗氧化的重要合金元素。含鋁的耐熱鋼在其表面上能形成一層保護性良好的Al2O3膜，它的抗氧化性能優(yōu)于Cr2O3膜。當(dāng)耐熱鋼中含鋁量達6％時，可使鋼在980℃下具有良好的抗氧化性能。但當(dāng)鋼中的鋁含量達到或超過8％時，卻顯著地降低鋼的塑性和焊接性能，使鋼難于塑性加工及焊接。所以，耐熱鋼中的鋁含量一般不超過6％。

4 鈦：鈦是強α-Fe形成元素，在Fe-Ti二元合金中，鈦在γ-Fe中的溶解度只有0.65％，但是鈦與Fe能形成一系列的金屬間化合物，同時鈦又是強碳化物形成元素之一。因此，含鈦的耐熱鋼主要是靠其形成極細小而又彌散分市的碳化物和金屬間化合物來起作用的。所以，耐熱鋼中的含鈦量均不太多。到目前為止，鈦在低合金耐熱鋼中的應(yīng)用并不多。鈦是18-8型鎳鉻奧氏體耐熱鋼中的主要穩(wěn)定化元素，其目的是防止晶間腐蝕。在某些沉淀硬化型奧氏體耐熱鋼(或鐵基合金)中，鈦與鎳等能形成金屬問化合物(如Ni3Ti)，以達到提高熱強性的目的。