Общие легирующие элементы включают хром, никель, молибден, вольфрам, ванадий, титан, ниобий, цирконий, кобальт, кремний, марганец, алюминий, медь, бор, редкоземельные элементы и так далее. Фосфор, сера и азот также действуют как сплавы в некоторых марках стали (например, 11СМн30).
1. Хром (Cr) Хром может повысить прокаливаемость стали и обладает эффектом вторичной закалки, что может улучшить твердость и износостойкость углеродистой стали, не делая сталь хрупкой. Когда содержание превышает 12 процентов, сталь обладает хорошей стойкостью к высокотемпературному окислению и коррозионной стойкости к окислению, а также повышает термическую прочность стали. Хром является основным легирующим элементом нержавеющих кислотоупорных и жаропрочных сталей. Хром может улучшить прочность и твердость углеродистой стали в прокатанном состоянии, а также уменьшить удлинение и уменьшение площади. Когда содержание хрома превышает 15 процентов, прочность и твердость уменьшаются, а удлинение и уменьшение площади соответственно увеличиваются. Основная функция хрома в закаленной и отпущенной структуре заключается в улучшении прокаливаемости, так что сталь имеет лучшие комплексные механические свойства после закалки и отпуска. В науглероженной стали также могут образовываться хромсодержащие карбиды, тем самым улучшая поверхностное сопротивление материала. Абразивность. Хромсодержащая пружинная сталь плохо обезуглероживается при термообработке. Хром может улучшить износостойкость, твердость и красноту инструментальной стали, а также обладает хорошей стабильностью при отпуске. В электротермических сплавах хром может улучшить стойкость к окислению, сопротивление и прочность сплава.
2. Никель (Ni) Никель упрочняет феррит и очищает перлит в стали. Общий эффект заключается в повышении прочности, а влияние на пластичность незначительно. Вообще говоря, для низкоуглеродистой стали, используемой в катаном, нормализованном или отожженном состоянии без закалки и отпуска, определенное содержание никеля может повысить прочность стали без значительного снижения ее ударной вязкости. Повышая прочность стали, никель оказывает меньшее влияние на ударную вязкость, пластичность и другие технологические свойства стали, чем другие легирующие элементы. Для среднеуглеродистой стали, поскольку никель снижает температуру перлитного превращения, перлит становится тоньше; а поскольку никель снижает содержание углерода в эвтектоидной точке, количество перлита больше, чем у углеродистой стали с тем же содержанием углерода. Прочность никельсодержащей перлитно-ферритной стали выше, чем у углеродистой стали с тем же содержанием углерода. Наоборот, если прочность стали одинакова, содержание углерода в никельсодержащей стали может быть соответствующим образом уменьшено, так что могут быть улучшены ударная вязкость и пластичность стали. Никель может повысить сопротивление стали усталости и снизить чувствительность стали к надрезам. Никель снижает температуру низкотемпературного хрупкого перехода стали, что имеет большое значение для низкотемпературной стали. Сталь с 3,5-процентным содержанием никеля может использоваться при температуре -100, а сталь с 9-процентным содержанием никеля может работать при температуре -196. Никель не увеличивает сопротивление стали ползучести, поэтому его обычно не используют в качестве упрочняющего элемента для термически прочных сталей. Кроме того, никель, добавленный в сталь, может противостоять не только кислоте, но и щелочи, а также обладает коррозионной стойкостью к атмосфере и соли. Никель является одним из важных элементов в нержавеющей кислотоупорной стали.
3. молибден (Mo) Молибден может улучшить прокаливаемость и термическую прочность стали, предотвратить отпускную хрупкость, увеличить остаточную и коэрцитивную энергию, а также коррозионную стойкость в определенных средах.
4. Вольфрам (W) Помимо образования карбидов в стали, вольфрам частично растворяется в железе, образуя твердый раствор. Его действие похоже на действие молибдена. В расчете на массовую долю общий эффект не столь значителен, как у молибдена. Основной закономерностью вольфрама в стали является повышение отпускостойкости, красной твердости, термической прочности и повышенной износостойкости за счет образования карбидов. Поэтому он в основном используется для инструментальной стали, такой как быстрорежущая сталь, сталь для штампов горячей штамповки и т. Д. Благодаря добавлению вольфрама можно значительно улучшить износостойкость и обрабатываемость стали, поэтому вольфрам является основным элементом. из легированной инструментальной стали.
5. Ванадий (V) Ванадий имеет сильное сродство с углеродом, аммиаком и кислородом и образует с ними соответствующие стабильные соединения. Ванадий существует в основном в виде карбидов в стали. Его основная функция заключается в улучшении структуры и зерна стали, а также в снижении прочности и ударной вязкости стали. Когда он растворяется в твердом растворе при высокой температуре, он увеличивает прокаливаемость; напротив, когда он существует в виде карбида, он снижает прокаливаемость. Ванадий повышает устойчивость закаленной стали к отпуску и вызывает эффект вторичной закалки. Содержание ванадия в стали, кроме быстрорежущей инструментальной стали, как правило, не превышает 0,5%. Ванадий может измельчать зерна в обычной низкоуглеродистой легированной стали, улучшать прочность и коэффициент текучести после нормализации и низкотемпературных характеристик, а также улучшать характеристики сварки стали. Ванадий в легированной конструкционной стали часто используется в сочетании с марганцем, хромом, молибденом и вольфрамом в конструкционной стали, поскольку он снижает прокаливаемость в обычных условиях термообработки.
6. Титан (Ti) Титан имеет сильное сродство с азотом, кислородом и углеродом и имеет более сильное сродство с серой, чем железо. Поэтому он является хорошим раскислителем и эффективным элементом для фиксации азота и углерода. Хотя титан является сильным карбидообразующим элементом, он не соединяется с другими элементами с образованием комплексных соединений. Карбид титана обладает сильной связующей силой, стабильностью и не легко разлагается. Он может только медленно растворяться в твердом растворе при нагревании до температуры выше 1000 градусов в стали. Металлообработка WeChat, контент хороший, достоин внимания. Перед растворением частицы карбида титана предотвращают рост зерен. Поскольку сродство между титаном и углеродом намного больше, чем между хромом и углеродом, титан часто используется для фиксации углерода в нержавеющей стали, чтобы исключить обеднение хромом на границе зерен, тем самым устраняя или уменьшая межкристаллитную коррозию стали. Титан также является одним из сильных ферритообразующих элементов, который сильно увеличивает температуры стали A1 и A3. Титан может улучшить пластичность и ударную вязкость обычной низколегированной стали. Прочность стали увеличивается, поскольку титан фиксирует азот и серу и образует карбид титана. После нормализации зерна измельчаются, а осаждение с образованием карбидов позволяет значительно улучшить пластичность и ударную вязкость стали. Легированная конструкционная сталь, содержащая титан, обладает хорошими механическими и технологическими свойствами, но основным недостатком является низкая прокаливаемость.
7. Ниобий (Nb) Ниобий может растворяться в твердом растворе в стали и играть роль в упрочнении твердого раствора. При растворении в аустените значительно улучшается прокаливаемость стали. Однако в виде частиц карбидов и оксидов измельчает зерна и снижает прокаливаемость стали. Он может повысить стабильность стали при отпуске и обладает эффектом вторичной закалки. Следовые количества ниобия могут увеличить прочность стали, не влияя на ее пластичность или ударную вязкость. Из-за эффекта измельчения зерна он может улучшить ударную вязкость стали и снизить температуру ее хрупкого перехода. Когда содержание углерода более чем в 8 раз превышает содержание углерода, почти весь углерод в стали может быть зафиксирован, так что сталь обладает хорошей стойкостью к водороду. В аустенитных сталях он может предотвратить межкристаллитную коррозию стали в окислительных средах. Благодаря фиксированному углероду и дисперсионному твердению он может улучшить высокотемпературные свойства жаропрочной стали, такие как сопротивление ползучести.