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                  合金元素與碳在不銹鋼管中的作用
                  發布者:不銹鋼管廠(www.athens66.com) 發布時間:2015/10/25 閱讀:3282

                  根據合金元素在不銹鋼管中與碳的作用,可將合金元素分為兩大類:首先是非碳化物形成元素一般合金元素如鎳、鉆、鋁、銅、硅、氮等在不銹鋼管中不能與碳形成碳化物,它們常溶入鐵中形成固溶體;蛘哂袝r形成金屬間化合物,其中硅還具有能促進碳化物分解(石墨化)的作用,這類合金元素被稱為非碳化物形成元素。其次是碳化物形成元素另一類合金元素,按照它們與碳的親和力由強到弱的順序有鈦,鋯、鈮、釩、鉬、鎢、鉻、錳及鐵等,能與碳形成碳化物,所以被稱為碳化物形成元素。這些元素都是元素周期表中的過渡族元素,有一個未填滿的次電子層,它與碳作用時,碳原子將其價電子填入此層,產生強的金屬鍵,也有可能產生部分共價鍵。其中鐵的碳化物(Fe3C)穩定性最小,鈦的碳化物(TiC)穩定性最大。鈦、鋯,鈮、釩稱為強碳化物形成元素,鉻、錳、鐵為弱碳化物形成元素。

                  按照晶體點陣型式的不同可將碳化物分為兩大類:首先是簡單點陣碳化物碳原子半徑與合金元素原子半徑的比值小于0.59時,形成簡單點陣的間隙相碳化物。這類碳化物有TiC、ZrC、VC(v4c3)、WC、MoC、NbC以及W2C、M02C等。它們具有簡單的晶格,一般屬于立方晶格或六方晶格,是由金屬離子按金屬鍵結合的方式構成。因為碳原子存在于簡單晶格的間隙中,致使碳化物具有金屬鍵和金屬性質。這類碳化物具有很高的熔點(達3000℃以上),穩定性高,加熱時不易溶入奧氏體不銹鋼管中,對相變的影響較小。其次是復雜點陣碳化物碳原子半徑與合金元素原子半徑的比值大于0.59時,形成復雜點陣的碳化物。這類碳化物有Fe℃(正交點陣)、Mn℃(正交點陣)、Cr7C3(三角點陣)、Cr23C6(復雜立方點陣)。它們主要是鐵、錳、鉻的碳化物,溶點和穩定性都較低,加熱時易熔入奧氏體和參與奧氏體相變,故對相變過程影響較大。復合碳化物在有的合金鋼中還可以形成三元或多元的復合碳化物。例如Fe3W3C、Fe3Mo3C,其中鐵同鎢或鉬的比例可以改變(Fe4W2C、Fe2W4C;Fe4Mo2C、Fe2Mo4C),但鐵和金屬原子的總和同碳的比例是固定不變的,為六比一,這兩種碳化物的晶體結構均為復雜立方點陣。

                  此外,具有相同點陣的碳化物可以彼此無限互溶。如Fe3C與Mn3C可組成(FeMn)3C,TiC與VC可組成(TiV) C, TiC與NbC可組成(TiNb)C等等。合金元素可以部分地置換Fe℃點陣中的鐵原子而形成合金滲碳體(FeMn)3C,例如在室溫下Fe℃中可以溶入18~20%的鉻,1~2%的鉬或鎢,0.4~0.5%的釩,0.15~0.25%的鈦等。合金滲碳體較滲碳體穩定,是一般不銹鋼管中碳化物的主要形式。不銹鋼管中同時含有多種形成碳化物的合金元素時,將依據它們與碳親合力的強弱,按照由強到弱的順序形成碳化物。當不銹鋼管中含碳量較低時,強碳化物形成元素將優先與碳結合,弱碳化物形成元素只能溶入固溶體中。當鋼中含碳量較高時,碳化物形成元素按照從強到弱的次序形成碳化物。譬如超級奧氏體不銹鋼管中含有鉬、鎢和鉻時,隨含碳量的增加將依次形成M6C (Fe3M03C或Fe3W3C)、Cr7C3Fe3C/www.athens66.com

                   
                   

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