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抗高溫氧化:金屬和氧的親和力大時(shí),且氧在晶鉻內(nèi)溶解度達(dá)到飽和時(shí),就在金屬表面上形成氮化物。一旦形成了氧化膜,氧化過(guò)程的繼續(xù)進(jìn)行將取決于兩個(gè)因素:(a)界面反應(yīng)速度,包括金屬/氧化物界面及氧化物/氣體兩個(gè)界面上的反應(yīng)速度;(b)參加反應(yīng)的物質(zhì)通過(guò)氧化膜的擴(kuò)散速度。在一般情況下,當(dāng)金屬的表面與氧起始反應(yīng)生產(chǎn)極薄的氧化膜時(shí),界面反應(yīng)起主導(dǎo)作用,即界面反應(yīng)是氧化膜生成的控制因素。但隨著氧化膜的生長(zhǎng)增后,擴(kuò)散過(guò)程將逐漸起著越來(lái)越重要的作用,成為繼續(xù)氧化的控制因素。金屬表面形成的氧化膜一般是固態(tài),但是根據(jù)氧化膜的性質(zhì)不同,在較高溫度下,有些金屬的氧化物是液態(tài),有的還是氣態(tài)的。在耐熱鋼中加入鉻、鋁、硅和稀土元素等,與氧形成一層完整致密具有保護(hù)性的氧化膜。在金屬表面施加涂層也是提高抗高溫氧化能力的重要方法。如在耐熱鋼表面滲鋁、滲硅或鉻鋁、鉻硅共滲都有顯著的抗氧化效果。
高溫硫化是一種比純氧化更嚴(yán)重的高溫腐蝕形態(tài),因?yàn)榱蚧锬け妊趸さ娜毕轁舛却螅菀组_裂和剝落,特別是硫化物的熔點(diǎn)低,蒸汽壓高,多數(shù)硫化物共晶點(diǎn)低。硫化時(shí)硫的存在形式對(duì)高溫硫化速度有影響。氣相的硫可能是以硫蒸汽、二氧化硫、三氧化硫、硫化氫和有機(jī)硫化物等形態(tài)存在。當(dāng)硫和氧同時(shí)存在時(shí),在金屬表面上常形成氧化物和硫化物的混合銹層產(chǎn)物,這種銹層比在H2S或有機(jī)硫以及硫蒸汽中產(chǎn)生的硫化物的保護(hù)性好。由于硫化與氧化相似,因此,氧化的基本理論和紡織氧化的基本措施都適用于硫化。在鋼中加入鉻、鋁、硅等合金元素都可以在一定程度上防止或減緩高溫硫化。
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合金元素對(duì)鋼的機(jī)械性能的影響:1.對(duì)退火狀態(tài)下鋼的機(jī)械性能的影響結(jié)構(gòu)鋼在退火狀態(tài)下的基本相是鐵素體和碳化物。合金元素溶于鐵素體中,形成合金鐵素體,依靠固溶強(qiáng)化作用,提高強(qiáng)度和硬度,但同時(shí)降低塑性和韌性。2.對(duì)退火狀態(tài)下鋼的機(jī)械性能的影響由于合金元素的加入降低了共析點(diǎn)的碳含量、使C曲線右移,從而使組織中的珠光體的比例增大,使珠光體層片距離減小,這也使鋼的強(qiáng)度增加,塑性下降。但是在退火狀態(tài)下,合金鋼沒(méi)有很大的優(yōu)越性。由于過(guò)冷奧氏體穩(wěn)定性增大,合金鋼在正火狀態(tài)下可得到層片距離更小的珠光體,或貝氏體甚至馬氏體組織,從而強(qiáng)度大為增加。Mn、Cr、Cu的強(qiáng)化作用較大,而Si、Al、V、Mo等在一般含量(例如一般結(jié)構(gòu)鋼的實(shí)際含量)下影響很小。3.對(duì)淬火、回火狀態(tài)下鋼的機(jī)械性能的影響合金元素對(duì)淬火、回火狀態(tài)下鋼的強(qiáng)化作用顯著,因?yàn)樗浞掷昧巳康乃姆N強(qiáng)化機(jī)制。淬火時(shí)形成馬氏體,回火時(shí)析出碳化物,造成強(qiáng)烈的第二相強(qiáng)化,同時(shí)使韌性大大改善,故獲得馬氏體并對(duì)其回火是鋼的經(jīng)濟(jì)和有效的綜合強(qiáng)化方法。合金元素加入鋼中,首要的目的是提高鋼的淬透性,保證在淬火時(shí)容易獲得馬氏體。其次是提高鋼的回火穩(wěn)定性,使馬氏體的保持到較高溫度,使淬火鋼在回火時(shí)析出的碳化物更細(xì)小、均勻和穩(wěn)定。這樣,在同樣條件下,合金鋼比碳鋼具有更高的強(qiáng)度。
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