Übliche Legierungselemente umfassen Chrom, Nickel, Molybdän, Wolfram, Vanadium, Titan, Niob, Zirkonium, Kobalt, Silizium, Mangan, Aluminium, Kupfer, Bor, seltene Erden und so weiter. Auch Phosphor, Schwefel und Stickstoff wirken als Legierungen in einigen Stahlsorten (z. B. 11SMn30).
1. Chrom (Cr) Chrom kann die Härtbarkeit von Stahl erhöhen und hat die Wirkung einer sekundären Härtung, die die Härte und Verschleißfestigkeit von Kohlenstoffstahl verbessern kann, ohne den Stahl spröde zu machen. Wenn der Gehalt 12 Prozent übersteigt, hat der Stahl eine gute Hochtemperatur-Oxidationsbeständigkeit und Oxidationskorrosionsbeständigkeit und erhöht auch die Wärmefestigkeit des Stahls. Chrom ist das Hauptlegierungselement von rostfreiem säurebeständigem Stahl und hitzebeständigem Stahl. Chrom kann die Festigkeit und Härte von Kohlenstoffstahl im gewalzten Zustand verbessern und die Dehnung und Flächenverringerung verringern. Wenn der Chromgehalt 15 Prozent übersteigt, nehmen die Festigkeit und Härte ab und die Dehnung und Flächenverringerung nehmen entsprechend zu. Die Hauptfunktion von Chrom in der abgeschreckten und angelassenen Struktur besteht darin, die Härtbarkeit zu verbessern, sodass der Stahl nach dem Abschrecken und Anlassen bessere umfassende mechanische Eigenschaften aufweist. In aufgekohltem Stahl können auch chromhaltige Karbide gebildet werden, wodurch der Oberflächenwiderstand des Materials verbessert wird. Abrasivität. Chromhaltiger Federstahl wird während der Wärmebehandlung nicht leicht entkohlt. Chrom kann die Verschleißfestigkeit, Härte und Rothärte von Werkzeugstahl verbessern und hat eine gute Anlassstabilität. In elektrothermischen Legierungen kann Chrom die Oxidationsbeständigkeit, Beständigkeit und Festigkeit der Legierung verbessern.
2. Nickel (Ni) Nickel verstärkt Ferrit und verfeinert Perlit in Stahl. Der Gesamteffekt besteht darin, die Festigkeit zu erhöhen, und die Auswirkung auf die Plastizität ist nicht signifikant. Im Allgemeinen kann bei kohlenstoffarmem Stahl, der im gewalzten, normalisierten oder geglühten Zustand ohne Abschreck- und Anlassbehandlung verwendet wird, ein bestimmter Nickelgehalt die Festigkeit des Stahls erhöhen, ohne seine Zähigkeit wesentlich zu verringern. Während es die Festigkeit von Stahl verbessert, beeinträchtigt Nickel die Zähigkeit, Plastizität und andere Verarbeitungseigenschaften von Stahl weniger als andere Legierungselemente. Bei Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt wird der Perlit dünner, da Nickel die Perlit-Umwandlungstemperatur verringert; und weil Nickel den Kohlenstoffgehalt des eutektoiden Punktes reduziert, ist die Perlitzahl größer als die von Kohlenstoffstahl mit dem gleichen Kohlenstoffgehalt. Die Festigkeit von nickelhaltigem perlitisch-ferritischem Stahl ist höher als die von Kohlenstoffstahl mit gleichem Kohlenstoffgehalt. Im Gegensatz dazu kann bei gleicher Festigkeit des Stahls der Kohlenstoffgehalt des nickelhaltigen Stahls entsprechend reduziert werden, so dass die Zähigkeit und Plastizität des Stahls verbessert werden können. Nickel kann die Ermüdungsfestigkeit von Stahl erhöhen und die Kerbempfindlichkeit von Stahl verringern. Nickel reduziert die Tieftemperatur-Sprödübergangstemperatur von Stahl, was für Tieftemperaturstahl von großer Bedeutung ist. Stahl mit 3,5 % Nickel kann bei -100 Grad verwendet werden und Stahl mit 9 % Nickel kann bei -196 Grad verwendet werden. Nickel erhöht die Kriechfestigkeit von Stahl nicht, daher wird es im Allgemeinen nicht als Verstärkungselement für thermisch feste Stähle verwendet. Außerdem kann dem Stahl zugesetztes Nickel nicht nur Säure widerstehen, sondern auch Alkali widerstehen und hat Korrosionsbeständigkeit gegenüber Atmosphäre und Salz. Nickel ist eines der wichtigen Elemente in rostfreiem säurebeständigem Stahl.
3. Molybdän (Mo) Molybdän kann die Härtbarkeit und Wärmefestigkeit von Stahl verbessern, Anlasssprödigkeit verhindern, die Remanenz und Koerzitivfeldstärke sowie die Korrosionsbeständigkeit in bestimmten Medien erhöhen.
4. Wolfram (W) Zusätzlich zur Bildung von Karbiden in Stahl löst sich Wolfram teilweise in Eisen auf, um eine feste Lösung zu bilden. Seine Wirkung ähnelt der von Molybdän. Berechnet durch den Massenanteil ist die allgemeine Wirkung nicht so signifikant wie die von Molybdän. Das Hauptmuster von Wolfram in Stahl besteht darin, die Anlassstabilität, die Rothärte, die thermische Festigkeit und die erhöhte Verschleißfestigkeit aufgrund der Bildung von Karbiden zu erhöhen. Daher wird es hauptsächlich für Werkzeugstähle wie Schnellarbeitsstahl, Stahl für Warmschmiedewerkzeuge usw. verwendet. Durch die Zugabe von Wolfram kann die Verschleißfestigkeit und Bearbeitbarkeit von Stahl erheblich verbessert werden, daher ist Wolfram das Hauptelement aus legiertem Werkzeugstahl.
5. Vanadium (V) Vanadium hat eine starke Affinität zu Kohlenstoff, Ammoniak und Sauerstoff und bildet damit entsprechende stabile Verbindungen. Vanadium kommt hauptsächlich in Form von Karbiden in Stahl vor. Seine Hauptfunktion besteht darin, die Struktur und das Korn des Stahls zu verfeinern und die Festigkeit und Zähigkeit des Stahls zu verringern. Wenn es bei hoher Temperatur in eine feste Lösung aufgelöst wird, erhöht es die Härtbarkeit; im Gegenteil, wenn es in Form von Karbid vorliegt, verringert es die Härtbarkeit. Vanadium erhöht die Anlassstabilität von gehärtetem Stahl und bewirkt einen sekundären Härteeffekt. Der Vanadiumgehalt in Stahl, mit Ausnahme von Schnellarbeitsstahl, beträgt im Allgemeinen nicht mehr als 0,5 Prozent . Vanadium kann Körner in gewöhnlichem legiertem Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt verfeinern, die Festigkeit und das Streckgrenzenverhältnis nach dem Normalisieren und den Niedertemperatureigenschaften verbessern und die Schweißleistung von Stahl verbessern. Vanadium in legiertem Baustahl wird häufig in Kombination mit Mangan, Chrom, Molybdän und Wolfram in Baustahl verwendet, da es die Härtbarkeit unter allgemeinen Wärmebehandlungsbedingungen verringert.
6. Titan (Ti) Titan hat eine starke Affinität zu Stickstoff, Sauerstoff und Kohlenstoff und eine stärkere Affinität zu Schwefel als Eisen. Daher ist es ein gutes Desoxidationsmittel und ein wirksames Element zum Fixieren von Stickstoff und Kohlenstoff. Obwohl Titan ein stark karbidbildendes Element ist, verbindet es sich nicht mit anderen Elementen, um komplexe Verbindungen zu bilden. Titancarbid hat eine starke Bindungskraft, Stabilität und ist nicht leicht zu zersetzen. Es kann nur langsam in eine feste Lösung aufgelöst werden, wenn es in Stahl auf über 1000 Grad erhitzt wird. Metallverarbeitung WeChat, der Inhalt ist gut, es verdient Aufmerksamkeit. Die Titancarbidpartikel wirken vor ihrer Auflösung kornwachstumsverhindernd. Da die Affinität zwischen Titan und Kohlenstoff viel größer ist als die zwischen Chrom und Kohlenstoff, wird Titan oft verwendet, um Kohlenstoff in rostfreiem Stahl zu fixieren, um die Verarmung an Chrom an der Korngrenze zu eliminieren, wodurch interkristalline Korrosion von Stahl eliminiert oder verringert wird. Titan ist auch eines der stark ferritbildenden Elemente, was die A1- und A3-Temperaturen des Stahls stark erhöht. Titan kann die Plastizität und Zähigkeit in gewöhnlichem niedrig legiertem Stahl verbessern. Die Festigkeit des Stahls wird erhöht, da Titan Stickstoff und Schwefel bindet und Titancarbid bildet. Nach dem Normalglühen werden die Körner verfeinert und die Ausscheidung zu Karbiden kann die Plastizität und Schlagzähigkeit des Stahls deutlich verbessern. Der legierte titanhaltige Baustahl hat gute mechanische Eigenschaften und Verarbeitungseigenschaften, aber der Hauptnachteil ist, dass die Härtbarkeit etwas schlecht ist.
7. Niob (Nb) Niob kann sich in Stahl in fester Lösung auflösen und eine Rolle bei der Festigung der festen Lösung spielen. In Austenit gelöst wird die Härtbarkeit von Stahl deutlich verbessert. In Form von Karbiden und Oxidpartikeln verfeinert es jedoch die Körner und verringert die Härtbarkeit des Stahls. Es kann die Anlassstabilität von Stahl erhöhen und wirkt sekundär härtend. Spuren von Niob können die Festigkeit von Stahl erhöhen, ohne seine Duktilität oder Zähigkeit zu beeinträchtigen. Aufgrund des Effekts der Kornverfeinerung kann es die Schlagzähigkeit von Stahl verbessern und seine Sprödübergangstemperatur verringern. Wenn der Gehalt mehr als das 8-fache des Kohlenstoffgehalts beträgt, kann fast der gesamte Kohlenstoff im Stahl fixiert werden, so dass der Stahl eine gute Wasserstoffbeständigkeit aufweist. In austenitischen Stählen kann es interkristalline Korrosion von Stahl durch oxidierende Medien verhindern. Aufgrund des festen Kohlenstoffs und der Ausscheidungshärtung kann es die Hochtemperatureigenschaften von warmfestem Stahl, wie z. B. die Kriechfestigkeit, verbessern.