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常见元素对金属材料性能-凯发官方

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来源:周口鼓风机 发布日期:2021.06.18

 

 碳(1) 含碳量的增加,使得碳素钢的强度和硬度增加,而塑性、韧性和焊接性能下降。(2) 一般情况下,当含碳量大于0.25%时,碳钢可焊性开始变差,故压力管道中一般采用含碳量小于0.25%的碳钢。含碳量的增加,其球化和石墨化的倾向增加。(3) 作为高温下耐热用的高合金钢,含碳量应大于或等于0.04%,但此时奥氏体不锈钢的抗晶间腐蚀性能下降。 2. 硅(1) 硅固溶于铁素体和奥氏体中可起到提高它们的硬度和强度的作用。(2) 含硅量若超过3%时,将显著地降低钢的塑性、韧性、延展性和可焊性,并易导致冷脆,中、高碳钢回火时易产生石墨化。(3) 各种奥氏体不锈钢中加入约2%的硅,可以增强它们的高温不起皮性。在铬、铬铝、铬镍、铬钨等钢中加入硅,都将提高它们的高温杭氧化性能。但含硅量太高时,材料的表面脱碳倾向增加。(4) 低含硅量对钢的耐腐蚀性能影响小大,只有当含硅量达到一定值时,它对钢的耐腐性能才有显著的增强作用。含硅量为l5%~20%的的硅铸铁是很好的耐酸材料,对不同温度和浓度的硫酸、硝酸都很稳定,但在盐酸和王水的作用下稳定性很小,在氢氟酸中则不稳定。高硅铸铁之所以耐腐蚀,是由于当开始腐蚀时,在其表面形成致密的sio2薄层,阻碍了酸的进一步向内侵蚀。 3. 硫、氧在碳素钢中的作用 硫和氧作为杂质元素常以非金属化合物(如fes、feo)形式存在于碳素钢中,形成非金属杂质,从而导致材料性能劣化,尤其是硫的存在引起材料的热脆。六和磷是钢中要控制的元素,并以其含量的多少来评定碳素钢的优劣。(由于fes可与铁形成共晶,并沿晶界分布),fe-fes共晶物的熔点为985℃,当在1000~1200℃温度下,对材料进行压力加工时,由于它已经熔化而导致晶粒开裂,使材料呈现脆性。这种现象称为热脆。)4. 磷、砷、锑在碳素钢中的作用 (1) 磷、砷、锑作为杂质元素,它们对提高碳素钢的抗拉强度有一定的作用,但同时又都增加钢的脆性,尤其是低温脆性。(由于磷以固溶形式存在于铁素体中,影响铁素体的晶格变形,使碳素钢在常温下呈现脆性。这种现象称为冷脆)。磷和砷有都是造成碳素钢严重偏析的有害元素。磷对钢的焊接性不利,它能增加焊裂的敏感性。(2) 由于低合金钢熔点较高,磷、砷、锑等杂质元素容易在高温下迁移聚集,从而导致低合金钢的高温回火脆性。(合金钢在进行高温回火热处理或长期在高温下工作时,其中的杂质元素磷、砷、锑等容易在高温下迁移聚集。由于这些元素的熔点一般比合金元素低,它将“割裂”材料基体而导致合金钢在高温下呈现脆性。因为合金钢的这种脆性发生在红热的温度下,故称为红脆。)一般情况下,低合金钢均采用较高级的冶炼方法(如电炉冶炼),故其硫、磷元素含量较低。5. 钨在碳素钢中的作用 (1)钢中含钨量高时有二次硬化作用,有红硬性,以及增加耐磨性。钨对钢的淬透性、回火稳定性、力学性能的影响均与钼相似,但以质量计,其作用效果不如钼显著。钨提高钢在高温下的蠕变抗力与热强性,当与钼复合使用时.效果更佳。(2)钨能提高钢的抗氢作用的稳定性。钨通常加入低碳和中碳高级优质合金结构钢中,钨能阻止热处理时晶粒的长大和粗化,降低具回火脆化倾向,并显著提高钢的强度和韧性。 6. 锰在低合金钢中的作用(1)锰与铁形成固溶体.可提高钢中铁素体和奥氏体的硬度和强度。在碳锰钢中常利用锰来提高钢的强度,但它是材料的延展性有所降低,而且增加了应力腐蚀开裂的敏感性。在一般碳锰钢和低合金钢中,其含量在1%~2%。(2)锰是良好的脱敏剂和脱硫剂。锰与硫形成mns,可防止因硫而导致的热脆现象,从而改善钢的热加工性能。因此,在工业用钢中一般都含有一定数最的锰。(3)锰在钢中由于能降低临界转变温度.故碳锰钢的低温冲击韧性比碳素钢好。(4)锰能强烈增加碳锰钢的淬透性。含锰量较高时,有使钢晶粒粗化并增加钢的回火脆性的不利倾向。(5)锰对钢的焊接性有着不利的影响响。为改善钢的焊接性,应在许可的范围内,适当降低钢的含碳量。焊接时也需采用优质低氢焊条和相应的焊接工艺。7.铬在低合金钢中的作用 (1)随含铬量的增加.使铬钼钢和铬钼钒钢有良好的的抗高温性和耐氧化介质腐蚀作用,并增加钢的热强性。但含铬量太高时或者处理不当.易发生δ相和475℃回火脆化。(2)铬增加钢的淬透性并有二次硬化作用。(3)铬是显著提高钢的脆性转变温度的元素,随着含铬量的增加,钢的脆性转变温度也逐步提高,冲击值随含铬量增加而下降。(4)在含钼的锅炉钢中,加入少量的铬,能肪止钢在长期使用过程中的石墨化。(5)在单一的铬钢中,材料的焊接性能随含铬量的增加而恶化。 8.铝在低合金钢中的作用(1)铝与氮及氧的亲和力很强,因此它也作为炼钢时的脱氧定氮剂,井起到细化晶粒、阻抑碳钢的时效、提高钢在低温下韧性的作用。(2)铝作为合金元素加入钢中时能提高钢的抗氧化性,改善钢的电磁性能.提高渗氮钢的耐磨性和疲劳强废等。因此,铝在不起皮钢、电热合金、磁钢和渗氮钢中,得到了广泛的应用。(3)铝在铁索体及珠光体钢中,当其含量较高时,材料的高温强度和韧性较低。(4)当含铝量达到一定量时,可使钢产生钝化现象,使钢在氧化性酸中具有耐蚀性,但使钢的焊接性变坏。(5)铝还能提高钢对硫化氢的耐蚀作用。含铝量在4%左右的钢,在温度不超过600℃时有较好的抗硫化氢腐蚀作用。(6)在钢铁材料表面镀铝和渗铝,可以提高其抗氧化性和在工业和海洋性气氛中的耐蚀性。(7)含铝的钢渗氮后,在钢的表面形成一层牢固的薄而硬的弥散分布的氮化铝层,从而提高其硬度和疲劳强度,并改善其耐磨性。 (8)铝是高锰低温钢的主要合金元素。一定量的铝,有提高铁锰奥氏体的稳定度、抑制β—mn相变的作用,从而使铝在低愠钢中得到了应用。 9.钼在低合金钢的作用(1)钼属于强碳化物形成元素,当其含量较低时,与铁及碳形成复杂的渗碳体;当其含量较高时.则形成特殊碳化物。在较高回火温度下,山于钼的弥散分布,可使材料出现二次硬化。(2)钼对铁紊体有固溶强化作用,同时也提高碳化物的稳定性,因此对钢的强度产生有利用。钼是提高钢热强性最有效的合金元紊。钼同样也能提高马氏体钢和奥氏体钢的热强性。(3)钼在钢中,由于形成特殊碳化物,可以改善在高温高压下抗氢侵蚀的作用。(4)钼常与其它元素如锰、铬配合使用,可显著提高钢的淬透性;含钼量约0.5%时,能抑制或降低其他合金元紊导致的回火脆性。(5)钼在不锈耐热钢中,也能使钢表面钝化,但作用不如铬显著。钼与铬相反,它既能在还原性酸(hcl、h2so4、h2so3)中又能在强氧化性盐溶液(特别是含有氯离子时)中使钢材表面钝化。因此,钼可以普遍提高钢的耐蚀性能.(6)钼加入奥氏体耐酸钢中,能显著地提高材料对醋酸、环烷酸的耐蚀性,在含有氯化物的溶液中,常会引起奥氏体耐酸钢的点腐蚀和晶间间腐蚀。材料中加入钼后,这种倾向在很大程度上会被减缓或抑制。 10.镍在高合金钢中的作用(1)镍是扩大γ相区,形成无限固溶体的元素,它是奥氏体不锈钢中的主要元素。(2)镍能细化铁素体晶粒,改善钢的低温性能。含镍量超过一定值的碳钢,其低温脆化转变温度显著降低,而低温冲击韧性显著提高,因此镍钢常用于低温材料。一般情况下,含镍量达到3.5%的镍钢可以在-100℃低温下使用,含镍量达到9%的镍钢可在-196℃超低温下使用。(3)含镍的低合金钢还有较高的抗腐蚀疲劳的性能。镍钢不宜在含硫或一氧化碳的气氛中加热,因为镍易与硫化合,在晶界上形成低熔点的nis网状组织而产牛热脆。在高温时镍将与—氧化碳化合形成ni(co)4气体而由合金中逸出,从而在材料中留下孔洞。(4)在不锈耐热钢中,镍与铬、钼等元紊适当配合使材料在常温下为奥氏体组织,即得到奥氏体不锈钢或耐热钢。然而,目前镍在全世界范围内都是一种比较稀缺的元素,故作为一种合金元素,应该只有在用其他素不能状得所需要的性能时,才考虑使用它。(5)由于镍可降低临界转变湿度和降低钢中各元素的扩散速度,因而它可以提高钢的淬透性。(6)镍不增加钢对蠕变的抗力,因此一般不作为热强钢中的强化元紊。在奥氏体热强钢中,镍的作用只是使钢奥氏体化,钢的强度必须靠其他元素如钼、钨、钒、钛、铝来提高。(7)镍是有一定耐腐蚀能力的元素,对酸、碱、盐以及大气均具有一定的耐腐蚀能力。 11.钛在高合金钢中的作用(1)钛是最强的碳化物形成元素,与氮、氧的亲和力也极强,是良好的脱气剂和固定氮、碳的有效元素.正因为这样.含钛的高台金钢不宜用于铸件。(2)在奥氏体不锈钢中,由于钛能固定碳,有防止和减轻材料晶司腐蚀和应力腐蚀的作用。如果奥氏体不锈钢中的钛、碳含量之比超过4.5时,由于此时材料中的氧、氮和碳可以全部被固定住,故使得材料对晶间腐蚀、应力腐蚀和碱脆有很好的抗力。(3)当钛以碳化钛微粒存在时,由于它能细化钢的晶粒并成为奥氏体分解时的有效晶核,可使钢的淬透性降低,但也使材料的高温固溶强化效果降低。(4)钛能提高耐热钢的抗氧化性和热强性。(5)钛作为强碳化物形成元素,可以提高钢在高温、高压、氢气中的稳定性。当钢中的含钛量达到含碳量的4倍时,可使钢在高压下对氢的稳定性几乎高达600℃以上。

 烧结炉,是一种在高温下,使陶瓷生坯固体颗粒的相互键联,晶粒长大,空隙(气孔)和晶界渐趋减少,通过物质的传递,其总体积收缩,密度增加,最后成为具有某种显微结构的致密多晶烧结体的炉具。
烧结原理:
  硬质合金烧结原理:将粘结相,以金属(co,ni)为主,也称金属陶瓷材料,和陶瓷相(以tic, tac, nbc)为基,温度高于粘结相而融为一体,达到这一过程叫做烧结工艺。
用途
  烧结炉主要用于陶瓷粉体、陶瓷插芯和其他氧化锆陶瓷的烧结,金刚石锯片的烧结,也可用于铜材,钢带退火等热处理。
应用领域
  烧结炉主要应用在钢铁行业、冶金行业、电子行业等。
烧结炉的种类:
  工业领域烧结炉涵盖了市场上大部分的高温烧结炉,按照行业来分,烧结炉的种类主要有:
  1.硬质合金领域:
  真空烧结炉,低压(60bar)烧结炉,真空脱脂烧结炉,低压脱脂烧结炉,低压脱脂烧结气淬炉(20bar)
  2.粉末冶金领域:
  连续式网带烧结炉(1150度),推杆式烧结炉(1250度),钢带烧结炉(1000度),回转式烧结炉等
  3. 太阳能领域:
  多晶硅铸锭炉也属于烧结炉的一种
编辑本段微波烧结炉
  微波烧结技术的关键是微波加热,其原理是物质在微波作用下发生电子极化、原子极化、界面极化、偶极转向极化等方式,将微波的电磁能转化为热能。显然,并非所有的材料都能被微波加热,根据物质与微波的作用特性,可将物质分为三大类:(1)透明型,主要是低损耗绝缘体,如大多数高分子材料及部分非金属材料,可使微波部分反射及部分穿透,很少吸收微波,这类材料可以长期处于微波场中,发热量极小,常用作加热腔体内的透波材料,如四氟乙烯等可用于微波真空腔体的透波隔板。(2)全反射型,主要是导电性能良好的金属材料,这些材料对微波的反射系数接近于1,仅极少量的入射微波能透入,可用作微波加热设备中的波导、微波腔体、搅拌器等;(3)吸收型,主要是一些介于金属与绝缘体之间的电介质材料,包括纺织纤维材料、纸张、木材、碳化硅、氧化锆、荧光粉、陶瓷、水、石蜡等,微波烧结技术的应用对象主要是陶瓷材料和金属粉末材料。微波烧结技术的特点微波加热具有整体性、瞬时性、选择性、环境友好性、安全性及高效节能等特点。微波作为一种清洁能源,用于微波烧结,已成了材料界的一个研究热点 ,并引发了烧结技术领域中的一场革命
微波烧结特点
  1.可显著降低烧结温度,最大幅度可达500。c;
  2.大幅降低能耗,节能高达7o 一9o %;
  3.缩短烧结时间,可达5o% 以上;
  4.显著提高组织致密度、细化晶粒、改善材料性能;
  5.工艺精确可控。产品一致性好,品质稳定。
  应用领域1 陶瓷材料:
  采用微波高温炉烧结各种白瓷、炻瓷、薄胎瓷、骨灰瓷,比传统燃气烧结炉或燃油烧结炉降低一半以上的烧成成本,提高产品合格率。
  利用微波高温炉烧结大红瓷器、青花瓷器,可大幅度提高成品率,缩短烧成时间,节约能耗。
  微波高温炉可烧结各种氧化物陶瓷材料、氮化物陶瓷材料、碳化物陶瓷材料及复相陶瓷材料,可大幅度减少烧成时间,降低烧成温度,减小制品变形,提高成品率,节省能耗,降低生产成本。
  2 粉末冶金材料:
  硬质合金:微波高温炉烧结硬质合金刀具已经实现大规模工业化生产。由于快速烧结,碳化物晶粒细小,产品性能可以得到大幅度提高。
  微波高温炉烧结各种钨合金;
  微波高温炉烧结各种铁基、铜基粉末冶金零件
  3 磁性材料:
  微波高温炉烧结镍锌软磁铁氧体材料;微波高温炉烧结不同牌号锰锌软磁铁氧体材料的频率特性曲线,与传统烧结炉烧结相比,同样配比情况下,获得更好的高频特性。
  微波烧结旋磁铁氧体材料;微波高温炉烧结的旋磁铁氧体材料在配方不改变的条件下具有更低的损耗,更优的性能。4 微波合成氮化钒和各种氮化铁合金材料:
  利用微波高温合成技术还可以大规模生产氮化硅铁、氮化锰铁、氮化铬铁等特种氮化铁合金,不仅大幅度降低单位能耗,还可以提高产品性能指标。
  5微波高温合成各种陶瓷粉体材料:
  利用微波高温合成技术可以合成出各种高性能的氧化物陶瓷粉体材料、氮化物陶瓷粉体材料碳化物陶瓷粉体材料及硼化物粉体。包括:钴酸锂,磷酸亚铁锂,氮化铝,氮氧化铝,赛隆,氮化钛,氮化钒,氮化硅,碳化硅,碳化钛,碳化钒,碳化铌,碳化锆,硼化钛等。利用微波高温煅烧还可以合成多种复相功能陶瓷粉体原料和稀土材料原料,如钛酸锶钡、锆钛酸铅、钡铁氧体、钇钡铜氧、长余辉稀土发光材料等。
  利用微波等离子超音速粉体合成技术还可以制备超细、纳米级无机非金属粉体材料。
  6微波高温合成各种陶瓷色料,釉料:
  利用高温微波合成工艺还可以合成各种无机非金属陶瓷色料和釉料:锆基色料:锆矾蓝色料、锆矾**料、锆铁红色料;
  包裹色料:cd(**s1-x)-zrsio4包裹色料
  尖晶石色料:锌-铬-铁系、锌-铅-铬-铁系、钴-铬-铁系
  锡基色料:铬锡红色料、锡钒**料
产业化企业
  长沙隆泰微波热工有限公司是全球的微波加热技术工业应用装备研发生产基地,公司注册资金2008万,自购土地50亩,花园式办公大楼。公司秉承欧美先进工业微波加热技术,专业从事微波加热工业应用技术研发及装备制造,集成供应工业微波炉装备精品(20℃~1650℃),系列产品有:连续高温微波加热炉,高温微波合成设备,高温微波热解设备,微波煅烧设备,微波还原设备,标准化微波高温实验炉(现货供应),微波干燥机,大型微波干燥房

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