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一般而言,对于未经调质的轧制、正火或退火状态的低碳钢,一定的镍含量可以提高钢的强度而不显着降低其韧性。

碳碳

钢中碳含量增加,屈服点和抗拉强度增加,但塑性和冲击性能下降。当含碳量超过0.23%时,钢的焊接性能变差。因此,用于焊接的低合金结构钢含碳量一般不超过0.20%。含碳量高还会降低钢材的耐大气腐蚀性能,露天堆场的高碳钢材容易生锈;此外,碳会增加钢的冷脆性和时效敏感性。

铬铬

铬能增加钢的淬透性,并有二次硬化的作用,可以在不使钢变脆的情况下增加碳钢的硬度和耐磨性。当含量超过12%时,钢具有良好的高温抗氧化性和抗氧化腐蚀性能,同时也增加了钢的热强度。铬是不锈钢、耐酸钢和耐热钢的主要合金元素。

铬能提高碳钢在轧制状态下的强度和硬度,降低伸长率和断面率。当铬含量超过15%时,强度和硬度会下降,伸长率和断面收缩率会相应增加。含铬钢的零件经过磨削后很容易获得更高的表面加工质量。

铬在调质组织中的主要作用是提高淬透性,使钢在调质后具有较好的综合力学性能。含铬碳化物还可在渗碳钢中形成,从而提高材料的表面电阻。磨蚀性。含铬弹簧钢在热处理时不易脱碳。铬能提高工具钢的耐磨性、硬度和红硬性,并具有良好的回火稳定性。在电加热合金中,铬可以提高合金的抗氧化性、电阻和强度。

镍镍

镍强化铁素体,细化钢中的珠光体。总体效果是增加强度,对塑性的影响不显着。

一般而言,对于未经调质的轧制、正火或退火状态的低碳钢,一定的镍含量可以提高钢的强度而不显着降低其韧性。据统计,每增加1%的镍,强度可提高29.4Pa左右。

随着镍含量的增加,钢的屈服比抗拉强度增加得更快,所以含镍钢的比例可以高于普通碳素钢。虽然镍提高了钢的强度,但与其他合金元素相比,它对其他工艺的韧性、塑性和性能的损害较小。

对于中碳钢,镍降低珠光体转变温度,使珠光体更细;并且由于镍降低了共析点的含碳量,因此比相同含碳量的碳钢具有更多的珠光体。含镍珠光体铁素体钢的强度高于同等含碳量的碳素钢。反之,若钢的强度相同,可适当降低含镍钢的碳含量,可提高钢的韧性和塑性。镍可以提高钢的抗疲劳性,降低钢对缺口的敏感性。镍降低钢的低温脆性转变温度,对低温钢具有重要意义。含 3.5% 镍的钢可在 -100°C 下使用,含 9% 镍的钢可在 -196°C 下使用。镍不会增加钢的抗蠕变能力,因此一般不用作热强钢的强化元素。

含镍量高的铁镍合金,其线膨胀系数随含镍量的增加或减少而发生显着变化。利用这一特性,可以设计和生产具有极低或一定线膨胀系数的精密合金和双金属材料。此外,钢中加入镍不仅能耐酸,还能耐碱,对大气和盐分具有耐腐蚀性。镍是不锈耐酸钢的重要元素之一。