合金元素钒、硅、铝、钛在耐热钢中的作用

1 钒 :钒为难熔金属，熔点高(1910℃)。钒是缩小γ-Fe相区、扩大α-Fe相区的合金元素，是强碳化物形成元素。对提高耐热钢的热强性有较好的作用。钒在耐热钢中的作用与钼和钨类似，但与它们不同的是钒不能强化固溶体，也不能提高固溶体的再结晶温度。钒在铁素体和奥氏体耐热钢中之所以能提高其热强性都是通过形成细小均匀分布的碳化物而起作用的，因为钒的碳化物是一种十分稳定的碳化物。钒是提高铁素体型耐热钢的热强性的有效元素，钒也在奥氏体型耐热钢中获得应用，但钒含量一般在0.3％～0.5％之间。

2 硅 :硅是耐热钢中抗高温腐蚀的有益元素，同时，在钢中加入硅也能改善它在室温条件下工作的性能。高温下，在含硅的耐热钢表面上形成一层保护性好、致密的SiO₂膜。钢中含硅量达1％～2％时，就有较明显的抗氧化效果。当钢中含硅量过多(超过2％)时，会导致钢的力学性能变坏。困此，耐热钢中的硅含量一般不超过2％。硅与其他合金元素同时使用时，常有更为优异的抗氧化效果。如在Cr5Mo钢中的硅含量从0.2％增加到1％时，显著地提高了该钢的抗高温氧化性能。当钢中含硅量超过1％时，可使它的使用温度提高到800℃左右。硅与钼共同合金化对提高钢的抗高温氧化性能有明显效果。

3 铝 :铝是耐热钢中抗氧化的重要合金元素。含铝的耐热钢在其表面上能形成一层保护性良好的Al₂O₃膜，它的抗氧化性能优于Cr₂O₃膜。当耐热钢中含铝量达6％时，可使钢在980℃下具有良好的抗氧化性能。但当钢中的铝含量达到或超过8％时，却显著地降低钢的塑性和焊接性能，使钢难于塑性加工及焊接。所以，耐热钢中的铝含量一般不超过6％。

4 钛：钛是强α-Fe形成元素，在Fe-Ti二元合金中，钛在γ-Fe中的溶解度只有0.65％，但是钛与Fe能形成一系列的金属间化合物，同时钛又是强碳化物形成元素之一。因此，含钛的耐热钢主要是靠其形成极细小而又弥散分市的碳化物和金属间化合物来起作用的。所以，耐热钢中的含钛量均不太多。到目前为止，钛在低合金耐热钢中的应用并不多。钛是18-8型镍铬奥氏体耐热钢中的主要稳定化元素，其目的是防止晶间腐蚀。在某些沉淀硬化型奥氏体耐热钢(或铁基合金)中，钛与镍等能形成金属问化合物(如Ni3Ti)，以达到提高热强性的目的。