铜在钢中的作用综述(四)
  发布时间:2013年12月27日 点击数:

4  其他作用
  铜除了用于提高钢的耐蚀性、抗菌性能,在钢中还有其它作用:含铜的钢轨(w(Cu)=0.30%)不仅提高了耐蚀性,其耐磨性、强度及抗疲劳性能和抗冲击性能也有较大幅度的提高,同时降低了白点敏感性;奥氏体耐热钢如SUPER304H中加入3%铜会在奥氏体基体上析出共格和细小的富铜相,即使在600℃下暴露105 h也不粗化,其蠕变性能得到显著提高;铜提高双相不锈钢(如30Cr-8Ni)的强度和超塑性,并具有优良的耐蚀性、抗应力腐蚀性和韧性等综合力学性能;铜析出先于奥氏体转变,可以细化奥氏体晶粒;铜提高钢各向异性比,可以改善钢材的成形性,降低硬化指数,添加3%的铜大约可降低硬化指数25%。
  含铜低碳钢具有较高的强度和韧性、良好的焊接性、耐腐蚀性等优良的综合性能。因此,含铜高纯钢已广泛应用于桥梁、船舶、汽车和管道等结构用钢中。近年来,铜在钢中的应用受到越来越广泛的重视。铜不依赖碳、氮元素即可在钢中产生显著的析出强化作用。将铜作为强化元素加入钢中,利用其时效硬化效应可获得良好的综合性能,当钢中的铜含量高于0.6%时,铜在钢中将达到过饱和状态,在一定的温度下时效可析出ε-Cu相,产生沉淀强化,可显著提高钢的强度。钢中添加约1%的铜,在时效过程中富铜颗粒促进沉淀硬化,可以获得良好的成形性和抗腐蚀性。同时由于裂纹扩展路径受到细小的富铜颗粒的阻碍,使得钢具有高的抗疲劳裂纹生长能力。含铜钢的高强度、良好的低温韧性和优秀的焊接性能对船体、航海平台以及压力容器的应用至关重要。
  含铜钢的优良的焊接性能是由于焊接过程中的高热量使铜熔化,造成焊合区晶粒粗大,热影响区软化。加入铜1.00-1.50%可使低合金高强钢焊接性能大为提高,如HSLA-80等,与一般的低合金高强钢相比焊接时热裂及冷裂抗力都大为提高。研制的HSLA-100等钢种已成为美国海军舰艇的主要结构用钢。
随着钢铁生产技术的变革,铜在钢中的应用得到了广泛的重视,含铜高强IF钢和耐蚀性良好的船舶用钢相继问世,它们的共同特点是钢中铜的质量分数超过1%,并充分利用了铜的析出强化作用,使钢的强度水平有了大幅度提高。
  此外,通过机械合金化工艺可以制造整个成分范围内的Fe-Cu合金其中铁质量百分数在10-45%所制备的Fe-Cu合金具有混磁性(Mictomagnetic),由于在有益合金中有富Fe的磁性颗粒弥散分布,因此受到国内外科研工作者的广泛关注。
5  结语
  在钢中加入铜,可以提高钢的耐蚀性与强度,改善焊接性、成型性与机加工性等。近年来,国外对钢中铜的合金化进行了深入研究并开发出一系列含铜的新钢种。全面认识钢中铜的不利之处并进行有效的预防,同时最大程度上有效地利用钢中铜的有益作用,提高钢的综合性能并且充分利用废钢资源,并根据钢的服役要求充分利用铜的有益作用,可以从多方面改善钢的性能,降低生产成本,提高经济效益。
                                (完)