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合金元素对耐热钢性能的影响

铁素体耐热钢中的合金元素主要是铬和钼,为了改善某些性能,还可以加入钒、铌、钨、硼等合金元素。
 
(1)  
铬的影响
 
铬是耐热钢中重要的合金元素。当钢中含Cr量足够高时,能在钢的表面形成致密的Cr2O3氧化膜,这层氧化膜能在一定程度上阻止氧、硫、氮等腐蚀性气体向钢中扩散,也能阻止金属离子向外扩散。耐热钢的耐高温腐蚀性能与Cr量有一定的关系,当含Cr量达到12%时,钢的高温抗氧化能力明显提高。此外,Cr的熔点高,本身就具有优异的抗蠕变性能,在低合金钢中加入1%左右的Cr就能明显提高钢的热强性。在耐热钢中,Cr通常是与Mo复合应用的,Cr能调节Mo在碳化物和固溶体之间的分配。在利用Cr-Mo复合强化时,必须使Cr、Mo含量维持在交互作用的好值,方能达到好的强化效果。研究表明,1Cr-1/2Mo和Cr-1Mo的复合是恰当的。
 
(2)  
钼的影响
 
钼是提高热强性的重要合金元素之一,耐热钢中一般都含有Mo。Mo固溶于铁素体,能显著提高铁素体的再结晶温度,从而提高蠕变强度。Mo同时能以细小的碳化物的形式析出,产生弥散强化作用。
 
(3)  
钒的影响
 
钒主要是通过适当的热处理,生成细小的均匀分布的碳化物颗粒,使钢得以强化。在Cr-Mo-V钢中,由于V的碳化物稳定,将碳固定而促使Cr、Mo等合金元素多地溶入固熔体,这样,间接地起到了促进固溶强化的作用。
 
(4)  
其他合金元素的影响
 
W和Mo的作用相似,它既可溶入固溶体形成固溶强化,又可生成碳化物产生弥散强化,W和M0的复合作用对提高热强性有效。Ti是强碳化物形成元素。Ti在耐热钢中,通过形成细小而又弥散分布的碳化物和金属间化合物,来达到提高热强性的目的。稀土元素除了能提高钢的抗高温氧化性外,也是好的脱硫去氢剂,可改善和提高钢的质量和热强性能。

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