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原材料各元素对性能的影响
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化学元素对金属材料性能的影响
C:
碳含量越高,钢的硬度越高,耐磨性越好,但塑性及韧性越差。
钢中含碳量增加,屈服点和抗拉强度升高,但塑性和冲击性降低,当碳量0.23%超过时,钢的焊接性能变坏,因此用于焊接的低合金结构钢,含碳量一般不超过0.20%。碳量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力,在露天料场的高碳钢就易锈蚀;此外,碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性。
S:
硫是钢中的有害杂质,含硫较多的钢在高温下进行压力加工时,容易脆裂,这种现象通常称为热脆性。
硫在通常情况下也是有害元素。使钢产生热脆性,降低钢的延展性和韧性,在锻造和轧制时造成裂纹。硫对焊接性能也不利,降低耐腐蚀性。所以通常要求硫含量小于0.055%,优质钢要求小于0.040%。在钢中加入0.08-0.20%的硫,可以改善切削加工性,通常称易切削钢。
P:
磷能使钢的塑性及韧性明显下降,特别是低温时影响更为严重,这一现象称为冷脆性。
在优质钢中,硫和磷的含量应严格控制。但从另一方面来看,在低碳钢中含有较高的硫和磷时,能使切削时切削易断,对改善钢的可切削性是有利的。
在一般情况下,磷是钢中有害元素,增加钢的冷脆性,使焊接性能变坏,降低塑性,使冷弯性能变坏。因此通常要求钢中含磷量小于0.045%,优质钢要求更低些。
Mn:
锰能提高钢的强度,消除或削弱硫的不良影响,并能提高钢的淬透性。含锰量很高的高合金钢(高锰钢)具有良好的抗磨性及其他物理性能。
在炼钢过程中,锰是良好的脱氧剂和脱硫剂,一般钢中含锰0.30-0.50%。在碳素钢中加入0.70%以上时就算“锰钢”,较一般钢量的钢不但有足够的韧性,且有较高的强度和硬度,提高钢的淬性,改善钢的热加工性能,如16Mn钢比A3屈服点高40%。含锰11-14%的钢有极高的耐磨性,用于挖土机铲斗,球磨机衬板等。锰量增高,减弱钢的抗腐蚀能力,降低焊接性能。
Si:
硅含量增加可使钢的硬度增加,但塑性及韧性下降。电工用钢中含一定量的硅能改善软磁性能。
在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂,所以镇静钢含有0.15-0.30%的硅。如果钢中含硅量超过0.50-0.60%,硅就算合金元素。硅能显著提高钢的弹性极限,屈服点和抗拉强度,故广泛用于作弹簧钢。在调质结构钢中加入1.0-1.2%的硅,强度可提高15-20%。硅和钼、钨、铬等结合,有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用,可制造耐热钢。含硅1-4%的低碳钢,具有极高的导磁率,用于电器工业做矽钢片。硅量增加,会降低钢的焊接性能。
W:
钨可提高钢的红硬性和热强性,并可提高钢的耐磨性。
钨熔点高,比重大,是贵生的合金元素。钨与碳形成碳化钨有很高的硬度和耐磨性。在工具钢加钨,可显著提高红硬性和热强性,作切削工具及锻模具用。
Cr:
铬能提高钢的淬透性及耐磨性,改善钢的抗氧化作用,提高钢的抗腐蚀能力。
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。
V:
钒能细化钢的晶力组织,提高钢的强度、韧性及耐磨性。当它在高温溶入奥氏体时,可增加钢的淬透性;反之,当它以碳化物形态存在时,会降低钢的淬透性。
钒是钢的优良脱氧剂。钢中加0.5%的钒可细化组织晶粒,提高强度和韧性。钒与碳形成的碳化物,在高温高压下可提高抗氢腐蚀能力。
Mo:
钼可显著提高钢的淬透性,提高热强性,防止回火脆性,提高剩磁和矫顽力。
钼能使钢的晶粒细化,在高温时保持足够的强度和抗蠕变能力(长期在高温下受到应力,发生变形,称蠕变)。结构钢中加入钼,能提高机械性能。 还可以抑制合金钢由于火而引起的脆性。在工具钢中可提高红性。
Ti:
钛能细化钢的晶粒组织从而提高钢的强度及韧性。在不锈钢中,钛能消除或减轻钢的晶间腐蚀现象。
钛是钢中强脱氧剂。它能使钢的内部组织致密,细化晶粒力;降低时效敏感性和冷脆性。改善焊接性能。在铬18镍9奥氏体不锈钢中加入适当的钛,可避免晶间腐蚀。
Ni:
镍能提高钢的强度和韧性,提高淬透性,含量高时,可显著改变钢和合金的一些物理性能,提高钢的抗腐蚀能力。
镍能提高钢的强度,而又保持良好的塑性和韧性。镍对酸碱有较高的耐腐蚀能力,在高温下有防锈和耐热能力。但由于镍是较稀缺的资源,故应尽量采用其他合金元素代用镍铬钢。
B:
硼的作用是当钢中含有微量(0.001-0.005%)硼时,钢的淬透性可以成倍的提高。
AI:
铝能细化钢的晶粒组织,阻抑低碳钢的时效,提高钢在低温下的韧性。铝还能提高钢的抗氧化性,提高渗氮钢的耐磨性和疲劳强度等。
铝是钢中常用的脱氧剂。钢中加入少量的铝,可细化晶粒,提高冲击韧性,如作深冲薄板的08Al钢。铝还具有抗氧化性和抗腐蚀性能,铝与铬、硅合用,可显著提高钢的高温不起皮性能和耐高温腐蚀的能力。铝的缺点是影响钢的热加工性能、焊接性能和切削加工性能。
Cu:
铜在钢中突出的作用是改善普通低合金钢的抗大气腐蚀性能,特别是和磷配合使用时。
11 回答 4282 浏览 2010-11-14
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楼主真是太强了,谢谢您的分享
2010-11-14 20:10
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