化学物质对钢材性能的影响

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化学物质对钢材性能的影响

  • 发布时间:2021-06-09

  • 编辑:弹簧材料

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  化学物质对钢材性能的影响

  

  1、碳C钢中碳含量增加,屈服点和抗拉强度提高,但塑性和冲击强度下降,当碳含量超过0.23%时,焊接性能变差,因此用于焊接的低合金结构钢的含碳量通常不超过0.20%。碳含量高还会降低钢的抗大气腐蚀能力,在露天料场下的高碳钢易生锈,而碳含量高又会增加钢的冷脆性和时效敏感性。

  

  2、硅Si在炼钢过程中作为还原剂和脱氧剂加入硅,因此镇静钢的硅含量为0.15~0.30%。钢中硅含量大于0.50~0.60%时,硅为合金元素。硅会显著增加钢的弹性极限屈服点和拉伸强度。因此,它广泛应用于弹簧钢。将1.0-1.2%硅加入调质结构钢中,可使强度提高15-20%。硅钼钨铬组合,具有提高耐腐蚀性能和抗氧化性能,可制得耐高温钢。硅钢为1%-4%,导磁率极高,适用于电器行业作硅钢片。硅含量的增加会降低钢的焊接性能。

  

  3、锰Mn在炼钢过程中是一种良好的脱氧剂和脱硫剂,一般钢中所含锰为0.30-0.50%。当碳含量大于0.70%时,即使在一般钢种中加入“锰钢”,也具有足够的韧性,并具有更高的强度和硬度。改善钢的淬硬性,提高其热加工性能,例如提高16Mn钢的屈服点A3为40%。钢的含锰量为11-14%,具有极好的耐磨性,适用于挖土机、球磨机衬板等。增加锰含量,削弱钢的耐蚀性,降低焊接性。

  

  磷P通常是钢中的有害元素,它会增加钢的冷脆性,使其焊接性能恶化,降低塑性会使钢的冷弯性能恶化。所以一般要求钢中磷的含量小于0.045%,优质钢的含量要低一些。

  

  5、硫磺在一般情况下也是有害元素之一。在锻轧过程中使钢产生热脆性,降低其延性和韧性,导致裂纹。硫磺也不利于焊接,会降低耐蚀性。因此,一般要求硫磺含量在0.055%以下,优质钢的要求小于0.040%。将0.08-0.20%的硫加入钢中,可改善其切削性能,通常称为易切削钢。

  

  6、铬 Cr 在结构钢和工具钢中,铬能显著提高强度、硬度和耐磨性,但同时降低塑性和韧性。铬又能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性,因而是不锈钢,耐热钢的重要合金元素。

  

  7、镍(Ni)能增强钢的强度,但仍保持较好的塑性和韧性。镍对酸碱有很强的抗腐蚀能力,在高温下具有抗锈蚀、抗高温腐蚀的能力。但是,由于镍是一种稀缺资源,因此,应尽可能采用其它合金元素来替代铬钢。

  

  8、钼(Mo)能使钢中的晶粒细化,改善钢中的淬透性和热强性,并在高温下保持足够的强度和抗蠕变能力(长期受高温应力作用,变形,称为蠕变)。加入钼元素,可改善结构钢的力学性能。也可抑制由于合金钢的燃烧而造成的脆性。提高工具钢的红度。

  

  9、钛(Ti)钛是钢中的强脱氧元素。可使钢的内部组织致密,细化晶粒力,降低时效敏感性,减少冷脆。提高焊接性能;将合适的钛材加入18镍9奥氏体不锈钢中,可以避免晶间腐蚀。

  

  钒(V)是一种优良的钢脱氧剂。加入0.5%的钒可以细化组织晶粒,提高钢的强韧性。在高温高压下,钒与碳形成的碳化物,抗氢腐蚀能力增强。

  

  十一、钨(W)是贵生合金元素,熔点高,比重大。钨碳复合碳化钨的硬度高,耐磨性好。刀具钢加钨,能明显改善红硬、热强性,用于锻造刀具和锻模。

  

  12.铌可细化晶粒,降低钢的过热敏感性和回火脆性,增强钢的强度,但塑性和韧性有所下降。通过添加铌,可以提高普通低合金钢对大气腐蚀和高温下氢、氮、氨等腐蚀的抵抗力。铌能提高焊接性能。添加铌到奥氏体不锈钢中,可防止晶间腐蚀。

  

  13、钴(Co)钴是一种贵金属,多用于特殊金属和诸如热强钢和钴材等合金中。

  

  14、铜(Cu)武钢用大冶的矿石炼钢,常含铜。铜会增加强度和韧性,尤其是在大气腐蚀中。其缺点是在热加工过程中易产生热脆性,使铜含量明显下降超过0.5%。焊接性不受铜含量低于0.50%的影响。

  

  铝(Al)铝是一种常见的钢脱氧剂。钢中铝含量较少,能细化晶粒,提高冲击韧性,如作深冲板的08Al钢。铝材还具有抗氧化、抗腐蚀的性能,铝与铬、硅材合用,可明显改善高温下钢的起皮、耐高温腐蚀的能力。其缺点是影响钢的热加工、焊接及切削加工性能。

  

  硼在16、(B)钢中加入微量硼,可以提高钢的致密度,改善热轧性能,增加强度。

  

  17、氮(N):氮可提高钢的强度、低温韧性和焊接性能,并可提高时效敏感性。

  

  18、稀土元素(Xt)是指15个镧系元素,元素周期表原子序数为57-71。这两种元素都是金属,但是它们的氧化物很像泥土,所以通常称之为稀土。加入稀土后,可改变钢中夹杂物的组成、形态、分布及性质,改善钢的韧性、焊接性等各项性能,提高冷加工性能。稀土的加入可以改善犁铧钢的耐磨性能。


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