Pentru a îmbunătăți și a spori anumite proprietăți ale oțelului și pentru a obține anumite proprietăți speciale, elementele adăugate intenționat în timpul procesului de topire sunt numite elemente de aliere. Elementele de aliere utilizate în mod obișnuit includ crom, nichel, molibden, tungsten, vanadiu, titan, tantal, zirconiu, cobalt, siliciu, mangan, aluminiu, cupru, bor, pământuri rare și altele asemenea. Fosforul, sulful, azotul etc. joacă, de asemenea, un rol de aliaj în unele cazuri.
(1) Crom (Cr)
Cromul poate crește duritatea oțelului și poate avea efectul de întărire secundară, poate îmbunătăți rezistența la duritate și rezistența la uzură a oțelului carbon fără a face oțelul fragil. Atunci când conținutul depășește 12%, oțelul are o bună rezistență la oxidare la temperaturi ridicate și o rezistență la coroziune la rezistența la oxidare și, de asemenea, crește rezistența termică a oțelului. Cromul este elementul principal de aliere a oțelului inoxidabil rezistent la acizi și a oțelului rezistent la căldură.
Cromul poate crește rezistența și duritatea oțelului carbon în stare de rulare și poate reduce alungirea și reducerea suprafeței. Când conținutul de crom depășește 15%, rezistența și duritatea vor scădea, iar alungirea și reducerea suprafeței vor crește corespunzător. Părțile care conțin oțel de crom sunt ușor de măcinat pentru a obține o calitate superioară a suprafeței.
Rolul principal al cromului în structura temperată și călită este de a îmbunătăți rigiditatea, astfel încât oțelul după călire și temperare are mai bune proprietăți mecanice cuprinzătoare, în oțelul carburizat poate de asemenea să formeze carburi de crom, mărind astfel suprafața rezistenței materialului Șlefuirea .
Oțelul cu arc cu conținut de crom nu este susceptibil de decarburizare în timpul tratamentului termic. Cromul poate îmbunătăți rezistența la uzură, duritatea și duritatea roșie a oțelului sculei și poate avea o stabilitate bună de temperare. În aliajele electrotermale, cromul poate crește rezistența la oxidare, rezistența electrică și rezistența aliajului.
(2) Nichel (Ni)
Nichelul întărește ferita și perfecționează peritul în oțel. Efectul general este acela de a spori rezistența și de a nu avea un efect semnificativ asupra plasticității. În general, pentru oțelurile cu conținut scăzut de carbon care se utilizează la laminarea, normalizarea sau recoacerea oțelului fără a necesita condiționare, o anumită cantitate de nichel poate crește rezistența oțelului fără a reduce în mod semnificativ rezistența acestuia. Potrivit statisticilor, fiecare creștere de 1% din nichel poate crește puterea cu 29,4 Pa. Odată cu creșterea conținutului de nichel, randamentul oțelului crește mai repede decât rezistența la tracțiune, astfel încât raportul dintre oțelul care conține nichel poate fi mai ridicat decât cel al oțelului carbon obișnuit. Nichel crește rezistența oțelului, în timp ce are un efect mai redus asupra durității, plasticității și performanței altor procese decât alte elemente de aliere. Pentru oțelul de carbon mediu, deoarece nichelul reduce temperatura de transformare a perlitului, perlatul devine bine; și deoarece nichelul reduce conținutul de carbon al punctului eutectoid, cantitatea de perlit este mai mare decât cea a oțelului carbon cu același conținut de carbon. Rezistența oțelului feritic pearlitic care conține nichel este mai mare decât cea a oțelului carbon cu același conținut de carbon. Dimpotrivă, dacă rezistența oțelului este aceeași, conținutul de carbon al oțelului care conține nichel poate fi redus corespunzător, iar rezistența și plasticitatea oțelului pot fi îmbunătățite. Nichelul poate îmbunătăți rezistența oțelului la oboseală și poate reduce sensibilitatea oțelului la decalaj. Nichel reduce temperatura de tranziție friabilă a oțelului la temperaturi scăzute, ceea ce are o mare importanță pentru oțelurile cu temperatură scăzută. Nichelul care conține 3,5% oțel poate fi utilizat la -100 ° C, iar nichelul care conține 9% oțel poate funcționa la -196 ° C. Nichelul nu crește rezistența oțelului la fluaj și prin urmare, în general, nu este utilizat ca element de consolidare pentru oțelurile rezistente la temperaturi înalte.
În aliajele de fier-nichel cu un conținut ridicat de nichel, coeficientul de dilatare liniară se modifică semnificativ odată cu creșterea sau scăderea conținutului de nichel. Cu această caracteristică, este posibil să se proiecteze și să se producă aliaje de precizie, bimetale etc. cu coeficienți de dilatare liniară foarte mici sau anumiți.
În plus, nichelul nu este numai rezistent la acid, ci și rezistent la alcalii și are rezistență la coroziune la atmosferă și sare. Nichelul este unul dintre elementele importante din oțelul inoxidabil rezistent la acizi.
(3) molibden (Mo)
Molibdenul îmbunătățește duritatea și rezistența termică în oțel, previne fragilitatea temperaturii, crește remanența și coercitivitatea și rezistă coroziunii în anumite medii.
În oțelul stins și temperat, molibdenul poate să stingă și să întărească piesele cu secțiuni mai mari, să îmbunătățească rezistența la temperare sau stabilitatea la temperatură a oțelului și să permită ca piesele să fie temperate la o temperatură mai mare, eliminând astfel mai eficient stresul si imbunatatirea plasticitatii.
Pe lângă funcțiile menționate mai sus, molibdenul din oțelurile carburizate poate reduce de asemenea tendința carburilor de a forma o rețea continuă la limitele granulelor din stratul carburizat, reduce austenita reziduală în stratul carburizat și crește relativ stratul de suprafață. Rezistența la uzură.
În matrița de forjare, molibdenul poate, de asemenea, menține o duritate relativ stabilă a oțelului și crește deformarea. Rezistență la rupere și uzură.
În oțelurile rezistente la acid, molibdenul poate crește rezistența la acizi organici (acid formic, acid acetic, acid oxalic etc.), precum și peroxid de hidrogen, acid sulfuric, sulfuros, sulfați, coloranți acide și lichide de albire. În special, datorită adăugării molibdenului, tendința de coroziune cauzată de prezența ionilor de clor este împiedicată.
Oțelul de mare viteză W12Cr4V4Mo care conține aproximativ 1% molibden are rezistență la uzură, duritate de temperare și duritate roșie.
(4) Tungsten (W)
În plus față de formarea carburilor din oțel, tungstenul se dizolvă parțial în fier pentru a forma o soluție solidă. Efectul este similar cu cel al molibdenului, iar efectul general nu este la fel de important ca cel al molibdenului în ceea ce privește fracția de masă. Eșantionul principal de tungsten din oțel este stabilitatea la temperaturi ridicate, duritatea roșie, rezistența termică și rezistența la uzură sporită datorită formării carburilor. Prin urmare, este utilizat în principal pentru oțeluri de unelte, cum ar fi oțel de mare viteză, oțel fier forjat fierbinte și așa mai departe.
Tungsten formează carburi refractare în oțeluri de primăvară de înaltă calitate. Atunci când este temperat la temperaturi mai ridicate, poate ușura procesul de agregare a carburilor și poate menține o rezistență ridicată la temperaturi ridicate. Tungsten poate, de asemenea, să reducă sensibilitatea la supraîncălzire a oțelului, să sporească duritatea și să mărească duritatea. Oțelul cu arc 65SiMnWA are o duritate foarte mare după laminarea la cald. Oțelul de oțel cu secțiunea de 50mm2 poate fi întărit în ulei și poate fi folosit ca un arc important supus încărcării mari, rezistenței la căldură (sub 350 ° C) și impactului. 30W4Cr2VA rezistente la căldură rezistent la căldură din oțel de înaltă calitate, cu o duritate mare, temperatură 1050 ~ 1100 ° C, 550 ~ 650 ° C temperat după rezistența la întindere de 1470 ~ 1666Pa. Este folosit în principal pentru a produce arcuri utilizate la temperaturi ridicate (până la 500 ° C).
Datorită adăugării de tungsten, rezistența la uzură și prelucrabilitatea oțelului pot fi îmbunătățite semnificativ. Prin urmare, tungstenul este elementul principal al oțelului de sculă din aliaj.
(5) Vanadiu (V)
Vanadiul și carbonul, amoniacul, oxigenul au o afinitate puternică, cu formarea compușilor stabili corespunzători. Vanadiul există în principal sub formă de carburi din oțel. Principalul său rol este de a rafina microstructura și boabele oțelului și de a crește rezistența și duritatea oțelului. Când soluția solidă este dizolvată la o temperatură ridicată, gradul de întărire este mărit; dimpotrivă, atunci când este prezent ca carbură, gradul de întărire este scăzut. Vanadiul mărește stabilitatea temperării oțelului stins și produce un efect secundar de întărire. Conținutul de vanadiu din oțel nu este, în general, mai mare de 0,5%, cu excepția oțelului de scule de mare viteză.
Vanadiul poate rafina boabele în oțelurile obișnuite cu aliaje cu conținut redus de carbon, poate crește rezistența, raportul randamentului și proprietățile la temperatură scăzută după normalizare și îmbunătățește performanța sudării oțelurilor.
Vanadiul din oțelul din oțel aliat va reduce gradul de întărire în condițiile generale de tratare termică, deci este adesea utilizat împreună cu elemente precum manganul, cromul, molibdenul și tungstenul în oțelul structural. Vanadiul în oțelul stins și călit este în principal pentru a spori raportul de rezistență și randament al oțelului și a îmbunătăți sensibilitatea termică a boabelor și a niobiului. Datorită capacității de a rafina boabele din oțelul carburizat, oțelul poate fi stins direct după carburizare fără răcire secundară.
Vanadiul poate crește raportul de rezistență și randament în oțelul din oțel și în oțelul rulmentului, crescând în special limita raportului și limita elastică, reducând sensibilitatea decarbonizării în timpul tratamentului termic și îmbunătățind astfel calitatea suprafeței. Oțelul de rulment cu crom vanadiu are dispersie înaltă de carbonizare și performanță bună.
Vanadiul rafinează boabele în oțelul sculei, reduce sensibilitatea la supraîncălzire, crește stabilitatea la temperatură și rezistența la uzură și extinde durata de viață a sculei.
(6) Titan (Ti)
Titanul are o afinitate puternică cu azot, oxigen și carbon și are o afinitate mai puternică cu sulf decât fier. Prin urmare, este un deoxidator bun și un element eficient pentru fixarea azotului și a carbonului. Deși titanul este un element puternic de formare a carburaților, acesta nu se combină cu alte elemente pentru a forma un compus compozit. Carbida de titan are o forță puternică de legare, este stabilă și nu se descompune ușor. Se poate dizolva încet numai în soluție solidă când este încălzit la o temperatură mai mare de 1000 ° C în oțel. Înainte de a fi dizolvate, particulele de carbură de titan au efect de prevenire a creșterii cerealelor. Deoarece afinitatea dintre titan și carbon este mult mai mare decât afinitatea dintre crom și carbon, titanul este adesea utilizat în oțel inoxidabil pentru a fixa carbonul în acesta pentru a elimina epuizarea cromului la granițele granulelor, eliminând astfel sau reducând coroziunea intergranulară a oțelului.
Titanul este, de asemenea, unul dintre elementele care formează ferită și crește puternic temperatura oțelului A1 și A3. Titanul îmbunătățește plasticitatea și duritatea în oțelurile obișnuite cu aliaje joase. Pe măsură ce titanul fixează azot și sulf și formează carbură de titan, rezistența oțelului crește. Îmbunătățirea rafinării după normalizarea, precipitarea și formarea carburilor poate îmbunătăți în mod semnificativ plasticitatea și rezistența la impact a oțelului. Oțelul din oțel aliat conținând titan are proprietăți mecanice bune și performanțe ale procesului. Principalul dezavantaj este dareabilitatea.
În cazul oțelurilor inoxidabile cu crom înalt, este de obicei necesar să se adauge de circa 5 ori conținutul de carbon al titanului, care îmbunătățește nu numai rezistența la coroziune (în principal rezistența la coroziunea intergranulară) și duritatea oțelului, dar tinde să îmbunătățească și cerealele creșterea oțelului la temperaturi ridicate și îmbunătățirea microstructurii. Performanța sudării oțelului.
(7) Nb / Cb
Simbioza dintre 铌 și 钶 este adesea similară cu cea a 钽 și,. Ele au efecte similare în oțel. Lantanul și ceriu sunt dizolvate în soluție solidă și joacă un rol de întărire a soluției solide. Când se dizolvă în austenită, înălțimea oțelului crește semnificativ. Cu toate acestea, în prezența carburilor și a particulelor de oxid, boabele sunt rafinate și căldura oțelului este redusă. Poate crește stabilitatea la temperatură a oțelului și are efect secundar de întărire. Trace niobiu poate crește rezistența oțelului fără a afecta plasticitatea sau duritatea oțelului. Datorită efectului de rafinare a grâului, rezistența la impact a oțelului poate fi îmbunătățită, iar temperatura de tranziție friabilă poate fi redusă. Când conținutul este de peste 8 ori mai mare decât cel al carbonului, aproape întregul conținut de carbon din oțel poate fi fixat, astfel încât oțelul să aibă o rezistență bună la hidrogen. În oțelurile austenitice, se poate preveni coroziunea intergranulară a oțelului de către mediul de oxidare. Datorită efectelor fixe de carbonare și de precipitare, proprietățile la temperaturi ridicate ale oțelurilor rezistente la temperaturi înalte, cum ar fi rezistența la fluaj, pot fi îmbunătățite.
铌 În oțelul obișnuit, din aliaj ușor, pentru construcții, rezistența la încovoiere și rezistența la impact pot fi îmbunătățite, iar temperatura de tranziție fragilă poate reduce performanțele de sudură benefice. În oțelul structural din aliaj de carburizare și călire și călire, în același timp creșterea grosimii. Îmbunătățiți duritatea și performanțele la temperaturi scăzute ale oțelului. Se poate reduce întărirea aerului cu oțel inoxidabil martensitic cu căldură rezistentă la căldură, pentru a evita întărirea și fragilitatea temperaturii și pentru a crește rezistența la fluaj.
(8) Zirconiu (Zr)
Zirconiul este un element puternic de formare a carburaților și rolul său în oțel este similar cu cel al niobiului, tantalului, vanadiului. Adăugarea unei cantități mici de zirconiu are efectul de degazare, purificare și rafinare a boabelor, ceea ce este benefic pentru performanța la temperatură scăzută a oțelului și îmbunătățește performanța de ștanțare. Se utilizează în mod obișnuit în fabricarea oțelurilor cu rezistență foarte ridicată și a superaliajelor pe bază de nichel pentru motoarele cu gaz și structurile de rachete balistice.
(9) Cobalt (Co)
Cobaltul este utilizat în oțeluri și aliaje speciale. Oțelurile de mare viteză care conțin cobalt au o duritate ridicată la temperaturi ridicate. Atunci când sunt combinate cu molibden, oțelurile martensitic pot fi folosite pentru a obține duritate ultra-ridicată și proprietăți mecanice bune. În plus, cobaltul este de asemenea un element important de aliere în oțelurile rezistente la cald și în materialele magnetice.
Cobaltul reduce rigiditatea oțelului, astfel încât numai oțelul carbonic va reduce proprietățile mecanice generale după răcire și temperare. Cobaltul poate consolida ferita și poate adăuga oțel carbon. Acesta poate crește duritatea, punctul de randament și rezistența la tracțiune a oțelului în timpul recoacerii sau normalizării. Are un efect advers asupra alungirii și reducerii suprafeței, iar rezistența la impact crește, de asemenea. Scăderea conținutului de cobalt. Deoarece cobaltul are proprietăți antioxidante, el este utilizat în oțeluri rezistente la căldură și aliaje rezistente la căldură. Turbina cu gaz din aliaj pe bază de cobalt are un rol unic.
(10) Silicon (Si)
Siliciul poate fi dizolvat în ferită și austenită pentru a îmbunătăți duritatea și rezistența oțelului, rolul său fiind al doilea numai fosforului, mai puternic decât manganul, nichelul, cromul, tungstenul, molibdenul, vanadiul și alte elemente. Cu toate acestea, atunci când conținutul de siliciu depășește 3%, plasticitatea și duritatea oțelului vor fi reduse semnificativ. Siliciul poate îmbunătăți limita elastică a oțelului, raportul randamentului și randamentului (σs / σb), precum și rezistența la oboseală și raportul de oboseală (σ-1 / σb). Acest lucru se datorează faptului că oțelul de silicon sau mangan de siliciu poate fi utilizat ca o oțel de primăvară.
Silicon reduce densitatea, conductivitatea termică și conductivitatea electrică a oțelului. Poate promova coagularea granulelor de ferită și reduce coercitivitatea. Există o tendință de a reduce anizotropia cristalului, astfel încât magnetizarea este ușoară, rezistența magnetică este redusă și poate fi utilizată pentru producerea de oțel electric, astfel că tabla de oțel magnetic are o pierdere scăzută de histereză magnetică. Siliciul poate crește permeabilitatea magnetică a feritei, astfel încât foaia de oțel are o rezistență magnetică mai mare la inducție sub un câmp magnetic mai slab. Cu toate acestea, într-un câmp magnetic puternic, siliciul reduce rezistența magnetică de inducție a oțelului. Datorită deoxygenării puternice a siliciului, siliciul reduce efectul de maturare magnetică a fierului.
Când oțelul care conține siliciu este încălzit într-o atmosferă oxidantă, se formează un strat de peliculă de SiO2 pe suprafață, mărind astfel rezistența la oxidare a oțelului la temperaturi ridicate.
Siliconul poate promova creșterea cristalelor coloice din oțel turnat și reduce plasticitatea. Dacă oțelul de siliciu se răcește rapid când este încălzit, diferența de temperatură dintre interiorul și exteriorul oțelului este mare datorită conductivității termice scăzute și, prin urmare, se rupe.
Siliconul poate reduce performanțele de sudare ale oțelului. Deoarece capacitatea de lipire a oxigenului este mai puternică decât cea a fierului, un silicat cu punct de topire scăzut este ușor generat în timpul sudării, ceea ce mărește fluiditatea zgurii topite și a metalelor topite, cauzând slopping și afectând calitatea sudării. Siliconul este un deoxidator bun. Când se deoxidizează cu aluminiu, se adaugă o anumită cantitate de siliciu, după cum este cazul, care poate crește în mod semnificativ rata de deoxidare. Siliciul are inițial o cantitate reziduală în oțel, care este adus ca materie primă în timpul fabricării oțelului și fabricării oțelului. În oțelurile fierbinți, siliciul este limitat la <> Când se adaugă intenționat, se adaugă aliaje de ferosiliciu în timpul fabricării oțelului.
(11) Manganul (Mn)
Manganul este un deoxidator bun și un desulfurator. Otelul contine in general o anumita cantitate de mangan, care poate elimina sau reduce fragilitatea fierbinte a otelului datorita sulfului, imbunatatind astfel lucrabilitatea la cald a otelului.
Soluția solidă formată din mangan și fier crește duritatea și rezistența ferită și austenită din oțel. În același timp, este un element al formării carburilor și intră în cementită pentru a înlocui o parte din atomii de fier. Manganul reduce temperatura critică de tranziție în oțel. Acesta joacă un rol în rafinarea perlitului și, de asemenea, joacă indirect un rol important în creșterea rezistenței oțelului perlitic. Capacitatea manganului de a stabiliza austenita este al doilea numai la nichel și, de asemenea, sporește puternic rezistența oțelului. Manganul utilizat nu depășește 2% în compoziție cu alte elemente pentru a face o varietate de oțeluri aliate.
Manganul are caracteristicile resurselor abundente și a diferitelor funcții și a fost utilizat pe scară largă, cum ar fi oțelurile structurale de carbon și oțelurile de primăvară cu un conținut mai mare de mangan.
În oțelurile rezistente la uzură cu conținut ridicat de carbon și cu conținut ridicat de mangan, conținutul de mangan poate ajunge la 10% până la 14%. După tratamentul cu soluție, are duritate bună. Când primește impactul și se deformează, stratul de suprafață va fi întărit datorită deformării și va avea o rezistență ridicată. Măcinare.
Manganul și sulful formează un MnS cu un punct de topire ridicat, care împiedică fragilitatea la cald din cauza FeS. Manganul are tendința de a crește coagularea boabelor de oțel și sensibilitatea la fragilitatea temperaturii. Dacă topirea nu este răcită corespunzător după turnare și forjare, ea poate provoca cu ușurință pete albe în oțel.
(12) Aluminiu (Al)
Aluminiu este utilizat în principal pentru a deoxida și rafina boabele. Formarea unui strat dur de nitrurare rezistent la coroziune în oțelul nitrit. Aluminiu poate inhiba îmbătrânirea oțelurilor cu conținut scăzut de carbon și crește rezistența la temperaturi scăzute. Atunci când conținutul este ridicat, rezistența la oxidare a oțelului și rezistența la coroziune în acidul de oxidare și gazul H2S pot fi îmbunătățite, iar proprietățile electrice și magnetice ale oțelului pot fi îmbunătățite. Aluminiu are un efect mare de consolidare a soluției solide în oțel, îmbunătățind rezistența la uzură, rezistența la oboseală și proprietățile mecanice de bază ale oțelului carburizat.
În aliajul dur, aluminiul și nichelul formează compuși, îmbunătățind astfel puterea de topire. Aliajul conținând aluminiu de fier și crom de aluminiu are caracteristici de rezistență aproape constante și rezistență excelentă la oxidare la temperaturi ridicate. Este potrivit pentru materiale din aliaje electrometalurgice și crom aluminiu. Fire de rezistență.