【铜(Cu)】
1.铜对钢性能的影响
有利影响:
(1)提高钢的强度,特别是屈服比,略微提高钢的高温抗氧化性。
(2)随着铜含量的提高,钢的室温冲击韧度略有提高。
(3)少量的铜加入钢中,可以提高低合金结构钢和钢轨钢的耐大气腐蚀性能,与磷配合使用时效果更为显著。
(4)改善钢液的流动性,对铸造性能有利。
(5)在不锈钢中加入质量分数为2%-3%的铜,可改善钢对硫酸和盐酸的耐蚀性。
不利影响:
含铜量较高的钢,在热加工时容易开裂。
2.铜在钢中的应用
(1)钢中加入铜主要应用于普通低合金钢、调质和渗碳结构钢、钢轨钢、不锈钢和铸钢。
(2)我国有丰富的含铜铁矿,其中的铜不易分选,钢中的铜也不能再冶炼过程中分离,发展含铜钢有重大经济意义。如果用含铜废钢重复冶炼,将使钢中铜含量累积而升高。
【铝(Al)】
1.对钢性能的影响
有利影响:
(1)铝减轻钢对缺口的敏感性,减少或消除钢的失效现象,特别是降低钢的韧脆转变温度,改善钢在低温下的韧性。
(2)铝有较大的固溶强化作用,高铝钢具有比强度较高的优点。
(3)奥氏体型铁铝锰系钢的综合性能较佳。
(4)铝含量达到一定值时,使钢的表面产生钝化现象,使钢在氧化性酸中具有耐蚀性,并提高对硫化氢的耐蚀性。
(5)含铝的钢渗氮后表面形成氮化铝层,可提高硬度和疲劳强度,改善耐磨性。
(6)铝作为合金元素加入钢中,可显著提高钢的抗氧化性。
不利影响:
(1)铝对钢在氯气及氯化物气氛中的耐蚀性不利。
(2)铝对热加工性能、焊接性和可加工性有不利影响。
2.铝在钢中的应用
(1)铝在一般的钢中主要起脱氧和控制晶粒度的作用。
(2)铝作为主要合金元素之一,广泛应用于特殊合金中,包括渗氮钢、不锈钢、耐热钢、电热合金、硬磁与软磁合金等。
【钒(V)】
1.钒对钢性能的影响
有利影响:
(1)少量的钒可使晶粒细化,提高韧性。
(2)经适当的热处理使碳化物弥散析出时,钒可提高钢的高温持久强度和蠕变抗力。
(3)钒的碳化物是金属碳化物中最硬和最耐磨的,弥散分布的碳化物可提高工具钢的硬度和耐磨性。
(4)加入足够量的钒,将碳固定于钒碳化物中时,可大大增加钢在高温高压下对氢的稳定性。不锈钢中,钒可改善抗晶间腐蚀的性能。
(5)含钒钢在加工温度较低时可显著增加变形能力。
(6)钒可改善钢的焊接性。
不利影响:
(1)钒含量较高时会导致聚集的碳化物出现,使强度降低,碳化物在晶粒内析出会降低室温韧性。
(2)在铁镍合金中加入钒,经适当热处理后可提高磁导率。在永磁钢中加入钒,能提高磁矫顽力。
(3)出现钒的氧化物时,对钢的高温抗氧化性不利。
2.钒在钢中的作用
(1)钒在普通低合金钢、合金结构钢、弹簧钢、轴承钢、合金工具钢、高速工具钢、耐热钢、抗氢钢、低温用钢等系列中得到广泛的应用。
(2)钒是我国富有的元素之一,其价格虽较硅、锰、钛、钼略贵、但在钢中的质量分数一般不大于0.5%(除高速工具钢外),故应大力推广使用。目前钒已成为发展新钢种的常用元素之一。
【钛(Ti)】
1.钛对钢性能的影响
(1)钛以固溶态存在于铁素体之中时,其强化作用高于铝、锰、镍、钼等。
(3)钛能提高持久强度和蠕变抗力。
(4)钛对钢的韧性有改善作用。
(5)钛提高钢在高温、高压、氢气中的稳定性。
(8)钢中加入钛可促进氮化层的形成和较迅速获得所需的表面硬度。
(9)钛能改善低碳锰钢和高合金不锈钢的焊接性。
2.钛在钢中的应用
(1)钛的质量分数超过0.025%时,可作为合金元素考虑。
(2)钛作为合金元素在普通低合金钢、合金结构钢、合金工具钢、高速工具钢、不锈钢、耐热钢、永磁合金及铸钢中得到广泛应用。
(3)钛越来越多地被应用于各种先进材料,成为重要的战略物资,如航空航天器,动力机械等。
【钨(W)】
1.对钢性能的影响
(1)钨提高了钢的耐回火性,所形成的碳化物十分坚硬,因而提高了钢的耐磨性,还使钢具有一定的热硬性。
(2)提高钢在高温时的蠕变抗力,其作用不如钼强。
(3)显著提高钢的矫顽力和剩余磁感。
(4)钨对钢的耐蚀性和高温抗氧化性影响很小。
(5)强烈降低钢的热导率。
(6)变形抗力高,热加工性能较差。
2.钨在钢中的作用
钨主要用于工具钢,如高速钢和热锻模具钢。