铬和铝元素在不锈钢和耐热钢中有什么作用

  铬元素是不锈钢和耐热钢中至关重要的合金化元素，当钢中加入铬元素以后，不仅在母材的表面形成Cr2O3氧化膜，抗高温氧化性能改善，还能提高耐热钢的热强性。Cr2O3氧化膜能把氧气、氮气、二氧化硫等气体隔离在氧化皮外面，不能和母体接触。也能限制金属原子的运动，使之不受氧化性气体的氧化。在特定的温度区间内形成一层致密的尖晶石结构的复合氧化膜保护母体。

   铝元素也是耐热钢中抗氧化的重要合金元素。加入铝元素，可以使合金的晶粒细化，在高温下形成Al2O3膜，这种膜组织致密，高温稳定性好。硅是耐热钢中抗高温腐蚀的元素，硅元素改善耐热钢在室温下的使用性能，在高温时，钢的表面形成一层致密的保护性好的SiO2膜。并且硅元素的含量不超过2%。硅与其他合金元素同时使用时，具有更好的抗氧化效果。表中列出了铝、硅共合金化时对Cr5Mo钢抗氧化的作用。表中看出，铝、硅共同作用时在大气中具有明显的作用。稀土元素能够提高耐热钢的抗氧化性能，稀土元素改善氧化膜的抗氧化能力，加强母体与氧化膜之间的结合力，稀土氧化物把基体和氧化膜钉扎在一起。耐热钢和高温合金的基体材料，要求其熔点尽可能的高，再结晶温度也要尽可能的高。对于加入的元素也有严格的要求，加入的合金元素不能形成低熔点的共晶物和氧化物，能与基体或其他合金元素形成固溶体以强化钢和合金，提高固溶体的再结晶温度，在长期服役期间固溶体的组织稳定性好，并阻止脆性相的形成，防止和减慢与再结晶和强化相凝聚的热扩散过程。

   增加热强性的合金元素是在加入以后提高了固溶体的再结晶温度及形成了间隙相。如加入铬元素，形成铬的碳化物使基体得到了强化。加入钼、钨、钒，由于都属于难熔金属，形成VC等碳化物，固溶在基体金属中能提高固溶体的再结晶温度，是强碳化物形成元素。加入钛、铌、钽元素能够形成极细小且弥散分布的碳化物和金属间化合物，起到弥散强化的作用。稀土元素和硼元素有脱硫脱氧的作用，也可以改善钢中夹杂物的形状和分布状态，并使粗大的晶粒细化。