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不銹鋼中各化學元素的作用
物理和化學性能 | 2023/6/5 | 點擊:584

不銹鋼的應用領域越來越廣泛,無論是在民用領域如裝飾、餐廚具、家電等;還是工業領域如石油化工、機械設備等均得到了廣泛的應用,那你知道生產不銹鋼都需要哪些主要化學元素么?它們都有什么作用呢?首先我們先來看看鎳元素。

鎳:鎳是優良的耐腐蝕材料,也是不銹鋼的重要化學元素。其主要作用在于它改變了鋼的晶體結構,形成并穩定奧氏體,從而使不銹鋼具有良好的強度、塑性以及韌性,提高淬透性,含量高時,可顯著改變不銹鋼的一些物理性能,提高其抗腐蝕能力。但是鎳不能單獨構成不銹鋼,其在不銹鋼中的作用是與鉻配合后才發揮出來的。

 

鉻元素:鉻是不銹鋼中最基本的合金元素,也是一種碳化物的形成元素,在鋼中的角色多元且重要,其主要作用是改善鋼的耐腐蝕性和抗氧化性。在氧化性介質中,能使不銹鋼的表面形成一層牢固的鈍化膜,保護其不受其他介質的腐蝕。鉻還能提高鋼的回火穩定性,從而提升不銹鋼的強度、韌性、耐磨性。

 

鉬元素:鉬作為一個較大的原子,通過固溶強化可明顯的提高鋼的淬透性和熱強性,防止回火脆性,提高不銹鋼強度和耐腐蝕性能。與不含鉬的不銹鋼相比,含鉬不銹鋼通常耐腐蝕性能更好,常應用于腐蝕性更強的環境如化工設備或海洋用途。

 

錳:錳和鎳一樣都是促使形成不銹鋼的合金元素,但錳本身并不耐蝕,所以在不銹鋼中不能單獨使用錳作為合金元素。錳能提高鋼的強度,能消弱和消除硫的不良影響,并能提高鋼的淬透性,含錳量很高的高合金鋼(高錳鋼)具有良好的耐磨性和其它的物理性能。而且錳對不銹鋼力學性能產生積極作用,錳元素在增加不銹鋼強度的同時,也不會影響材料的延展性,也不會減低不銹鋼的韌性。

鈦:鈦元素能細化鋼的晶粒組織,降低時效敏感性和冷脆性,并改善鋼的焊接性能。在不銹鋼中添加鈦元素能提高其高溫淬透性,由于鈦元素與碳元素的親和力比鉻大,鈦加入鋼中后,碳優先與其結合生成碳化鈦,避免了析出碳化鉻而造成晶界貧鉻,從而有效防止晶間腐蝕。提升不銹鋼的強度、硬度、塑性以及抗腐蝕性。

 

碳:是一種較強的奧氏體形成元素,其形成奧氏體的能力是鎳的30倍左右,能很好的穩定奧氏體金相組織,并能提高鋼的硬度、耐磨性和強度等;但碳與鉻的親和力非常強,容易形成的碳化鉻,從而影響其耐蝕性;因此,從強度和耐腐燭能力兩個角度來說,碳在不銹鋼中的作用是矛盾的。那我們了解了這種作用的規律,就能夠根據不同的使用要求,來選擇合適的含碳量不銹鋼。

總的來說,不銹鋼中的碳含量都相對較少,畢竟在大多數使用情況中,不銹鋼的用途主要是耐腐蝕。

 

氮:氮是一種非常強烈地形成并穩定奧氏體且擴大奧氏體相區的元素,在不銹鋼中可代替部分鎳,降低鋼中的鐵素體含量,使奧氏體更加穩定,防止有害金屬間相的析出,由于其間隙固溶強化和穩定奧氏體組織的作用比碳要大得多,所以既大大提高了鋼的強度,又保持了很好的塑韌性.使得奧氏體不銹鋼的力學性能、抗腐蝕性能更加優異,使其應用范圍更加廣泛。

 

銅:在不銹鋼中,銅元素起著非常重要的作用,雖然它沒有鉻、鎳元素的熟識度高,但其作用卻是不容忽視的。銅的加入能顯著提高不銹鋼的耐蝕性和耐磨性。尤其在和磷配合時,能改善普通低合金鋼的抗大氣腐蝕性能;銅還能起到強化元素的作用,使各元素發生沉淀硬化反應,從而增強不銹鋼的抗拉強度及深沖性能,眾所周知,銅是抗菌性較強的金屬元素。在抗菌不銹鋼中加入銅元素,經過特殊處理后,殺菌效果會更好。

 

銅元素的質地比較軟,加入到不銹鋼中,可以提高其延伸性及可塑性

 


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