上期已經講了一部分合金元素在聲測管中的作用，見天繼續講

硅，錳，鋁，銅，硼，稀土，磷，硫，氮等在聲測管中的作用。

1.硅(Si)

硅可溶于鐵素體和奧氏體，提高聲測管的硬度和強度，其作用僅次于磷、錳、鎳、鉻、鎢、鉬、釩等元素。但是，當硅含量超過3%時，聲測管的塑性和韌性會顯著降低。硅能提高聲測管的彈性極限、屈服強度和屈服比(σs/σb)、疲勞強度和疲勞比(σ-1/σb)等。因此，硅或硅聲測管可作為彈簧聲測管。硅能降低聲測管的密度、熱導率和電導率。能促進鐵素體晶粒粗化，降低矯頑力。具有降低晶體各向異性傾向、易磁化、易磁阻的優點，可用于生產電工聲測管，因此硅聲測管片的磁阻損耗較低。硅能提高鐵素體的磁導率，使聲測管在較弱的磁場中具有較高的磁感強度。但硅在強磁場下降低了聲測管的磁感強度。硅因其強大的脫氧能力，降低了鐵的磁時效。含硅聲測管在氧化氣氛中加熱時，表面會形成SiO2膜，從而提高聲測管在高溫下的抗氧化能力。硅能促進鑄聲測管中柱狀晶體的生長，降低塑性。硅聲測管加熱時冷卻快，導熱率低，聲測管內外溫差大，斷裂。硅能降低聲測管的焊接性能。由于硅與氧的結合能力強于鐵，焊接時容易產生低熔點的硅酸鹽，增加熔渣和熔化金屬的流動性，造成飛濺，影響焊接質量。硅是一種很好的脫氧劑。鋁脫氧時酌情加入一定量的硅，可顯著提高脫氧率。硅在聲測管中有一定的殘留物，由煉鐵煉聲測管引入。在聲測管中，硅限制在0.07%，有意加入時，在煉聲測管中加入硅鐵合金。

2.錳(Mn)

錳是一種很好的脫氧劑和脫硫劑。聲測管中一般含有一定量的錳，可以消除或削弱硫引起的聲測管的熱脆性，從而提高聲測管的熱加工性能。錳和鐵形成的固溶體提高了聲測管中鐵素體和奧氏體的硬度和強度，也是碳化物形成的元素，進入滲碳體而不是部分鐵原子。錳在聲測管中起到細化珠光體、間接提高珠光體強度的作用，因為它降低了臨界轉化溫度。錳穩定奧氏體組織的能力僅次于鎳，也強烈增加了聲測管的淬透性。用含量不超過2%的錳等元素制成各種合金聲測管。錳具有資源豐富、效率高的特點，被廣泛使用，如含錳量高的碳素結構聲測管和彈簧聲測管。高碳高錳耐磨聲測管中錳含量可達10%~14%，固溶后韌性好。當受到沖擊變形時，表因變形而強化，耐磨性高。錳和硫形成高熔點的MnS可以防止FeS引起的熱脆。錳有增加聲測管晶粒粗化和回火脆性敏感的傾向。如果冶煉澆注和鍛造后冷卻不當，聲測管很容易產生白點。

3.鋁(Al)

鋁主要用于脫氧和細化晶粒。在滲氮聲測管中形成堅硬耐腐蝕的滲氮層。鋁能抑制低碳聲測管的時效性，提高聲測管在低溫下的韌性。在含量高的情況下，可以提高聲測管在氧化酸和H2S氣體中的抗氧化耐腐蝕性，提高聲測管的電磁性能。鋁在聲測管中具有很大的固溶強化作用，提高了滲碳聲測管的耐磨性、疲勞強度和核心力學性能。鋁和鎳在難冶合金中形成化合物，從而提高冶煉強度。鋁鉻鋁合金在高溫下具有接近恒電阻的特性和優異的抗氧化性能，適用于電冶合金材料和鉻鋁電阻絲。有些聲測管脫氧時，如果鋁用量過大，會產生異常組織，有促進聲測管石墨化的傾向。在鐵素體和珠光體聲測管中，鋁含量高時，會降低其高溫強度和韌性，給冶煉和澆注帶來一些困難。

4.銅(Cu)

銅在聲測管中的突出作用是提高普通低合金聲測管的耐大氣腐蝕性。特別是與磷配合使用時，加入銅可以提高聲測管的強度和屈服比，對焊接性能沒有不利影響。聲測管軌聲測管(U-Cu)含銅量為0.20%~0.50%，其耐腐蝕壽命是普通聲測管軌的2-5倍。銅含量超過0.75%時，經固溶處理和時效后，可產生時效強化作用。低含量時，其作用與鎳相似，但較弱。當含量高時，不利于熱變形加工，導致銅脆。2%~3%銹聲測管中，2%~3%的銅可以穩定硫酸、磷酸和鹽酸的耐腐蝕性和相應力腐蝕。

5.硼(B)

硼在聲測管中的主要作用是增加聲測管的淬透性，從而節省鎳、鉻、鉬等其他昂貴金屬。因此，其含量一般在0.001%-0.005%之間。它可以代替1.6%的鎳、0.3%的鉻或0.2%的鉬，因為鉬可以預防或降低回火脆性，硼有輕微的回火脆性傾向，所以不能完全用硼代替鉬。中碳聲測管中加硼，由于提高了淬透性，可使厚度在20mm以上的聲測管調質后性能大大提高，因此40B和40MnB聲測管可替代40Cr，20Mn2TiB聲測管可替代20CrMnTi滲碳聲測管。然而，由于硼的作用隨著聲測管中碳含量的增加而減弱甚至消失，在選擇含硼滲碳聲測管時，必須考慮滲碳層的淬透性低于芯的淬透性。彈簧聲測管一般要求完全淬透，彈簧面積一般較小，有利于含硼聲測管。高硅彈簧聲測管硼波動大，使用不方便。硼、氮、氧親和力強。在聲測管中加入0.007%的硼可以消除聲測管的時效性。

6.稀土(Re)

一般來說，稀土元素是指元素周期表中原子序數從57號到71號的系列元素(15號)加21號和39號，共17個元素。性質接近，不易分離。未分離的稱為混合稀土，相對便宜。稀土元素可以提高鍛軋聲測管的塑性和沖擊韌性，尤其是鑄聲測管。能提高耐熱聲測管電熱合金和高溫合金的抗蠕變性能。稀土元素還可以提高聲測管的抗氧化性和耐腐蝕性。超過硅、鋁、鈦等元素的抗氧化作用。它可以提高聲測管的流動性，減少非金屬夾雜，使聲測管結構致密純凈。普通低合金聲測管中加入適當的稀土元素，具有良好的脫氧脫硫作用，提高沖擊韌性(特別是低溫韌性)，改善各向異性性能。稀土元素增加了鐵鉻鋁合金中合金的抗氧化能力，保持了聲測管的細晶粒，提高了高溫強度，從而顯著延長了電熱合金的使用壽命。

7.氮(N)

氮能部分用于鐵中，具有固溶強化和提高淬透性的作用，但不顯著。由于氮化物沉淀在晶界上，可以提高晶界的高溫強度，增加聲測管的蠕變強度。結合聲測管材中的其他元素，具有沉淀硬化作用。聲測管的耐腐蝕性不顯著，但聲測管的表面滲氮不僅增加了其硬度和耐磨性，而且顯著提高了其耐腐蝕性。低碳聲測管中的氮殘留會導致時效脆性。

8.硫(S)

提高硫錳含量可以提高聲測管的切削性能。硫作為易切削聲測管中的有益元素加入。聲測管中硫偏析嚴重。在高溫下，降低聲測管的塑性是一種有害元素，它以低熔點的形式存在。FeS的熔點只有1190℃，而聲測管與鐵形成共晶體的共晶溫度較低，僅為988℃。當聲測管凝固時，硫化鐵沉淀在原晶界。當聲測管在1100~1200℃軋制時，晶界上的FeS會熔化，大大削弱晶粒之間的結合力，導致聲測管的熱脆性，因此硫應嚴格控制。一般控制在0.020%~0.050%。為防止硫的脆性，應加入足夠的錳，使其形成高熔點的MnS。如果聲測管中的流量過高，由于SO2的產生，焊接金屬會形成氣孔和松動。

9.磷(P)

磷在聲測管中具有很強的固溶強化和冷硬化作用。加入低合金結構聲測管作為合金元素，可以提高其強度和耐大氣腐蝕性，但可以降低其冷沖壓性能。磷、硫、錳的結合可以提高聲測管的切削性能和加工件的表面質量。磷用于鐵素體，雖然可以提高聲測管的強度和硬度，但較大的危害是偏析嚴重，回火脆性增加，聲測管的塑性和韌性顯著增加，使聲測管在冷加工過程中容易開裂。這就是所謂的冷脆現象。磷對焊接性能也有不良影響。磷是一種有害元素，應嚴格控制，一般含量不超過0.03%~0.04%。