① 合金元素在钢中都有哪些作用
1、 碳(C):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,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;碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性。
2、 硅(Si):在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂。硅能显著提高钢的弹性极限,屈服点和抗拉强度,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。硅量增加,会降低钢的焊接性能.
3、 锰(Mn):在炼钢过程中,锰是良好的脱氧剂和脱硫剂,一般钢中含锰会有较高的强度和硬度,提高钢的淬性,改善钢的热加工性能。锰量增高,减弱钢的抗腐蚀能力,降低焊接性能。
4、 磷(P):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。
5、 硫(S):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,容易造成裂纹。硫对焊接性能也不利,降低耐腐蚀性。硫可以改善切削加工性,通常称易切削钢。
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):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。
8、 钼(Mo):钼能使钢的晶粒细化,提高淬透性和热强性能,在高温时保持足够的强度和抗蠕变能力。
9、 钛(Ti):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。
10、 钒(V):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。
11、 钨(W):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。
12、 铌(Nb):铌能细化晶粒和降低钢的过热敏感性及回火脆性,提高强度,但塑性和韧性有所下降。
13、 钴(Co):钴是稀有的贵重金属,多用于特殊钢和合金中,如热强钢和磁性材料。
14、 铜(Cu):武钢用大冶矿石所炼的钢,往往含有铜。铜能提高强度和韧性,特别是大气腐蚀性能。缺点是在热加工时容易产生热脆。
15、铝(Al):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。
16、硼(B):钢中加入微量的硼就可改善钢的致密性和热轧性能,提高强度。
② 铁青铜有哪些品种,主要合金元素的作用是什么
铁青铜是以铁为主要元素的青铜。以C19400合金(美国)为代表的铜铁合金(铁青铜)(铁青铜化学成分含量见附表)。由于热处理时有铁的析出,从而提高合金的强度和耐热性,硬态下抗拉强度可达415~485MPa,电导率可达60%IACS,广泛用于集成电路的引线框架材料,并已列入美国的ASTMB465—85标准之中。同时列入该标准的尚有C19200、C19500和C19600合金,其含铁量分别为0.8%~12%、1o%~20%却9%~12%,含磷量分别为0.01%~0.04%、0.01%~0.35%和0.25%~0.35%。与C19400合金相当的中国铁青铜牌号为QFe2.5-0.1。
物理及化学性能
热性能
液相线温度:1090℃
固相线温度:1080℃
热导率:20℃时为360W/(m.℃)
比热容:20℃时为385J/(kg.℃)
线膨胀系数:20~300℃时为16.3×10-6/℃ [2]
密度
20℃时为8780kg/m3。
电性能
20℃时导电率为:
O60状态(软退火):40%IACS;
H14状态(超级弹性):50%IACS(最小值);
其他状态:65%IACS(典型值),60%IACS(最小值);
O50(光亮退火),O80(退火到1/8硬)和H02(1/2硬态)状态下不同机加工方法所得导电率不同,但最低为75%IACS。
20℃时电阻率为:
O60状态(软退火):0.0431μΩ.m(典型值);
H14状态(超级弹性):0.0345μΩ.m(最小值);
其他状态:0.0266μΩ.m(典型值),某种条件下可能仅为0.0230μΩ.m。
热加工及热处理规范
QFe2.5合金热加工温度为900~980摄氏度;中间退火为450~700摄氏度,消除应力退火温度为280~350摄氏度。
工艺性能
QFe2.5合金具有良好的冷热加工性能,可易于用多种冷热方法进行成形。
焊接性能良好,可软钎焊和气体钨弧焊。
切削性能为C36000(易切削黄铜)的20%。
主要特点和用途
QFe2.5合金具有较高的强度和导电性,适合于对导电性能和强度要求较高的场合。广泛应用于断路器元件,接触弹簧,电气用夹具,弹簧和端子,挠性软管,保险丝夹,垫圈,插头,柳钉,冷凝器焊管,集成电路引线框架,电缆屏蔽等。其中最典型的用途是用于集成电路或分离器元件所需的引线框架。
③ 合金元素对合金钢的性能有何影响
1.溶解于铁起固溶强化作用
几乎所有合金元素均能不同程度地溶于铁素体、奥氏体中形成固溶体,使钢的强度、硬度提高,但塑性韧性有所下降。使钢具有强韧性的良好配合
2.形成碳化物,起第二相强化、硬化作用
按照与碳之间的相互作用不同,常用的合金元素分为非碳化物形成元素和碳化物形成元素两大类。碳化物形成元素包括Ti、Nb、V、W、Mo、Cr、Mn等,它们在钢中能与碳结合形成碳化物,如TiC、VC、WC等,这些碳化物一般都具有高的硬度、高的熔点和稳定性,如果它们颗粒细小并在钢中均匀分布时,则显著提高钢的强度、硬度和耐磨性。
3.使结构钢中珠光体增加,起强化的作用
合金元素的加入,使Fe-Fe3C相图中的共析点左移,因而,与相同含碳量的碳钢相比,亚共析成分的结构钢(一般结构钢为亚共析钢)含碳量更接近于共析成分,组织中珠光体的数量,使合金钢的强度提高。
钢铁中化学成份对钢材的作用
1、碳(C):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。
2、硅(Si):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。
3、锰(Mn):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。
4、磷(P):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。
5、硫(S):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。
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):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。
8、 钼(Mo):钼能使钢的晶粒细化,提高淬透性和热强性能,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。
9、钛(Ti):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。
10、钒(V):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。
11、钨(W):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。
12、铌(Nb):铌能细化晶粒和降低钢的过热敏感性及回火脆性,提高强度,但塑性和韧性有所下降。在普通低合金钢中加铌,可提高抗大气腐蚀及高温下抗氢、氮、氨腐蚀能力。铌可改善焊接性能。在奥氏体不锈钢中加铌,可防止晶间腐蚀现象。
13、钴(Co):钴是稀有的贵重金属,多用于特殊钢和合金中,如热强钢和磁性材料。
14、铜(Cu):武钢用大冶矿石所炼的钢,往往含有铜。铜能提高强度和韧性,特别是大气腐蚀性能。缺点是在热加工时容易产生热脆,铜含量超过0.5%塑性显著降低。当铜含量小于0.50%对焊接性无影响。
⑤ Mn Cr 等各种合金元素对钢铁性能的影响
锰(Mn):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。
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。
其他的合金元素:
硅(Si):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。
磷(P):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。
硫(S):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。
镍(Ni):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。
钼(Mo):钼能使钢的晶粒细化,提高淬透性和热强性能,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。
钛(Ti):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。
钒(V):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。
钨(W):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。
铌(Nb):铌能细化晶粒和降低钢的过热敏感性及回火脆性,提高强度,但塑性和韧性有所下降。在普通低合金钢中加铌,可提高抗大气腐蚀及高温下抗氢、氮、氨腐蚀能力。铌可改善焊接性能。在奥氏体不锈钢中加铌,可防止晶间腐蚀现象。
钴(Co):钴是稀有的贵重金属,多用于特殊钢和合金中,如热强钢和磁性材料。
铜(Cu):武钢用大冶矿石所炼的钢,往往含有铜。铜能提高强度和韧性,特别是大气腐蚀性能。缺点是在热加工时容易产生热脆,铜含量超过0.5%塑性显著降低。当铜含量小于0.50%对焊接性无影响。
铝(Al):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。
硼(B):钢中加入微量的硼就可改善钢的致密性和热轧性能,提高强度。
氮(N):氮能提高钢的强度,低温韧性和焊接性,增加时效敏感性。
稀土(Xt):稀土元素是指元素周期表中原子序数为57-71的15个镧系元素。这些元素都是金属,但他们的氧化物很象“土”,所以习惯上称稀土。钢中加入稀土,可以改变钢中夹杂物的组成、形态、分布和性质,从而改善了钢的各种性能,如韧性、焊接性,冷加工性能。在犁铧钢中加入稀土,可提高耐磨性。
⑥ 合金钢中经常加入的合金元素主要有哪些
合金钢里经常加入的合金元素有 Mo、Si、Ni、Cr、Mn、W、V、Ti、Al 等, Cr、Mo、W、V 强化铁素体的作用小,形成碳化物倾向作用大; Si 强化铁素体的作用最大; Ni 强化铁素体作用中等; V、Al 细化晶粒作用大; Ti 细化晶粒的作用最大; Mo、W 细化晶粒作用中等; Mn可促进晶粒长大,形成碳化物倾向小,强化铁素体作用大.