Ванадий
Ванадий является одним из элементов, которые укрепляют феррит. Он имеет сильное сродство с C, N и O, образуя соответствующие стабильные соединения. Ванадий и α-Fe образуют непрерывный твердый раствор, но в стали он в основном существует в форме карбидов. Роль ванадия в низколегированной стали в основном заключается в измельчении зерен, повышении прочности стали и замедлении старения; в легированной конструкционной стали он заключается в измельчении зерен, повышении прочности и вязкости стали; в пружинной стали он используется в сочетании с хромом и марганцем для повышения предела упругости стали; в инструментальной стали он в основном используется для измельчения организации и зерен стали, повышения стабильности стали при отпуске, усиления эффекта вторичной закалки, улучшения износостойкости и продления срока службы инструментов; в жаропрочной стали и водородостойкой стали ванадий также может играть некоторые полезные эффекты. Хотя ванадий также является хорошим раскислителем, его раскислительная способность не так хороша, как у алюминия и титана, и он более дорогой, поэтому его в основном используют для легирования стали.
Алюминий
Алюминий имеет сильное сродство к кислороду и азоту. Он является хорошим раскислителем и азотфиксирующим агентом, может измельчать зерна и замедлять старение низкоуглеродистой стали, а также повышать ударную вязкость стали при низких температурах. Алюминий добавляется в сталь в качестве легирующего элемента для повышения стойкости стали к окислению, улучшения электромагнитных свойств стали и повышения износостойкости и усталостной прочности азотированной стали. Алюминий не соединяется с водородом при добавлении в сталь. Оксид алюминия, образованный азотом, в значительной степени поглощает кислород, тем самым препятствуя выделению водорода во время затвердевания. Сталь с высоким содержанием алюминия снизит боковое воздействие и пластичность во время горячей обработки, а сварка и резка такой стали не очень хороши.
Титан
Титан имеет сильное сродство к N, O и C, а его сродство к сере также сильнее, чем у железа. Поэтому он является хорошим раскисляющим, денитрифицирующим и десульфурирующим агентом. В некоторых особых случаях титан, как и марганец, может образовывать сульфид титана в стали, чтобы избежать горячей хрупкости стали, вызванной сульфидом железа. Титан является сильным карбидообразующим элементом, но он образует карбид TiC только с углеродом. Tic обладает сильной и стабильной связующей способностью и нелегко разлагается. Он выполняет функцию организации роста зерен и укрупнения в стали, поэтому титан можно использовать для измельчения зерен стали. Кроме того, он может устранить или уменьшить тенденцию к межкристаллитной коррозии нержавеющей стали и улучшить коррозионную стойкость стали. Титан также является одним из сильных ферритообразующих элементов. Когда он существует в состоянии твердого раствора, он оказывает влияние на улучшение закаливаемости стали, но когда он существует в состоянии частиц карбида титана, он снижает закаливаемость стали. Титан также может улучшить термическую прочность при добавлении к стали, но он также легко образует нитрид титана. Хотя его плотность мала, он легко всплывает в шлак. Часть азота всегда будет оставаться в стали, образуя угловатые включения и способствуя образованию усталостных трещин.
Медь
Растворимость меди в железе невелика, и она не может образовывать непрерывный твердый раствор с железом. Растворимость меди в α-Fe резко уменьшается с понижением температуры, поэтому в ферритной и низкоуглеродистой стали после соответствующей термической обработки можно получить дисперсионное упрочнение. Медь не образует карбидов с углеродом. Некоторые из ее эффектов в стали, такие как ее влияние на критическую температуру и закаливаемость и упрочнение твердого раствора, весьма схожи с эффектами никеля, поэтому ее можно использовать для замены части никеля в стали. Выдающаяся роль меди в стали заключается в улучшении коррозионной стойкости низколегированной стали к атмосфере и морской воде. Особенно при использовании в сочетании с фосфором медьсодержащая сталь может использоваться для изготовления судовых тем, поскольку медь может препятствовать адгезии раковин, раковин и т. д. в подводных частях и имеет хорошую адгезию к защитным краскам и другим покрытиям. Кроме того, медь также может повышать прочность и предел текучести стали и улучшать текучесть, что имеет большое значение для литья стальных отливок. Когда сталь с высоким содержанием меди нагревается при высокой температуре в течение длительного времени в сильной окислительной атмосфере, тонкий слой сплава с высоким содержанием меди с температурой плавления ниже 1100 °C будет обогащаться под поверхностным оксидом железа стали в результате селективного окисления. Этот слой сплава плавится при температуре около 1100 °C и разрушает границы зерен поверхностного слоя стали, вызывая растрескивание стали во время прокатки, ковки и другой обработки. Чтобы решить эту проблему, в дополнение к принятию необходимых мер во время нагрева и обработки, никель в стали также можно регулировать во время процесса плавки, чтобы сделать соотношение содержания никеля и меди примерно от 1:3 до 1:2 и изменить обогащенный медью слой на поверхности стали на обогащенный медью и никелем слой с температурой плавления более 1200 °C. Медь не может быть удалена во время процесса плавки стали, и она является одним из дефицитных стратегических материалов. Поэтому, если нет особых требований, его не следует намеренно добавлять в процессе очистки.
