1. C、Mn、Si、S、P、Cr、Mo元素在钢中的作用和热处理时的影响
1、碳(C):钢中碳含量增加,屈服点和抗拉强度增加,但塑性和抗冲击性下降。当碳含量超过0.23%时,钢的可焊性劣化,因此用于焊接。对于低合金结构钢,碳含量通常不超过0.20%。
高碳含量也降低了钢的耐大气腐蚀性。露天堆场的高碳钢容易腐蚀;此外,碳可以增加钢的冷脆性和年龄敏感性。典型的例子是低碳钢,高碳钢和高碳钢的机械性能的变化。
2、锰(Mn):锰是一种良好的脱氧剂和脱硫剂。钢一般含有一定量的锰,可以消除或减少由硫引起的钢的热脆性,从而提高钢的热加工性。
锰和铁形成固溶体,增加钢中铁素体和奥氏体的硬度和强度;同时,它是一种碳化物形成元素,并进入渗碳体中以取代一部分铁原子。钢中的锰是由于降低了临界转变温度。起到提炼珠光体的作用。
它还间接地起到提高珠光体钢强度的作用;锰稳定奥氏体结构的能力仅次于镍,并且还强烈地提高了钢的淬透性。含量不大于2%的锰已与其它元素组合使用以形成多种合金钢。
3、硅(Si):硅可以溶解在铁素体和奥氏体中,提高钢的硬度和强度,其作用仅次于磷,强于锰,镍,铬,钨,钼和钒。
然而,当硅含量超过3%时,钢的可塑性和韧性将显着降低。硅可以提高钢的弹性极限,屈服强度和屈服比(σs/σb),以及疲劳强度和疲劳比(σ-1 /σb)。这就是硅或硅锰钢可用作弹簧钢的原因。
硅可以降低钢的密度,导热性和导电性。它可以促进铁素体晶粒的粗化。降低矫顽力。它具有降低晶体各向异性,使磁化容易,并且磁阻减小的趋势。它可用于生产电工钢,因此硅钢片的磁滞损耗低,硅可以提高铁氧体的磁导率,使硅钢片在较弱的磁场下具有较高的磁感应强度领域。然而,在强磁场下,硅降低了钢的磁感应强度。硅具有很强的脱氧力,可以降低铁的磁老化效应。
4、硫(S):增加硫和锰的含量可以提高钢的切削性能。硫作为易切削钢中的有益元素添加。
硫在钢中严重分离,会降低钢的质量。在高温下,降低钢的延展性是一种有害元素,以熔点较低的FeS形式存在;仅FeS的熔点仅为1190℃,钢中铁与共晶的共晶温度较低,仅为988℃,当钢凝固时,硫化铁在初级晶界处集中。当钢在1100-1200℃下轧制时,晶界上的FeS将熔化,大大削弱了晶粒之间的结合力,导致钢的热脆性。
5、磷(P):磷在钢中具有强固溶强化和冷加工硬化效果。作为添加到低合金结构钢中的合金元素,它可以提高钢的强度和耐大气腐蚀性,但降低其冷冲压性能。
磷与硫和锰的结合可以提高钢的切削性能,提高加工零件的表面质量,用于易切削钢,因此易切削钢的磷含量也很高。
磷可溶于铁素体。虽然它可以提高钢的强度和硬度,但最大的危害是严重的偏析,增加回火脆性,并显着降低钢的塑性和韧性,这使得钢在冷加工过程中易于变脆。脆弱现象。磷对可焊性也有不利影响。磷是一种有害元素,应严格控制。一般含量不超过0.030%-0.040%。
6、铬(Cr):铬可以提高钢的淬透性并具有二次硬化效果。
它可以提高高碳钢的硬度和耐磨性,而不会使钢脆;当含量超过12%时。该钢具有良好的高温抗氧化性和抗氧化介质腐蚀性。它还提高了钢的热强度,钢是不锈耐酸钢和耐热钢的主要合金元素。
7、钼(Mo):钼提高钢的淬透性和热强度。在某些介质中防止回火脆性,提高剩磁和矫顽力以及耐腐蚀性。在淬火和回火钢中,钼可以加深和硬化较大截面的部分,提高钢的回火抗力或回火稳定性,使零件在较高温度下回火,从而更有效地(或减少)残余应力,提高塑性。
2. 常用的钢材五大元素影响钢材焊接性能主要元素是
碳():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。
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。
3. 钢材的(成份)有害元素有那些
钢材中除主要化学成分Fe铁以外,还含有少量的碳(C)、硅(Si)、锰(Mn)、磷(P)、硫(S)、氧(0)、氮(N)、钛(TO、钒(V)等元素,这些元素虽含量很少,但对钢材性能的影响很大。 碳是决定钢材性能的最重要元素,它影响到钢材的强度、塑性、韧性等机械力学性能。当钢中含碳量在0.8%以下时,随着含碳量的增加,钢的强度和硬度提高,塑性和韧性下降;但当含碳量大于1.0%时,随含碳量增加,钢的强度反而下降。一般工程用碳素钢均为低碳钢,即含碳小于0.25%,工程用低合金钢含碳小于0.52%。 钢中有益元素有锰、硅、钒、钛等,控制掺入量可冶炼成低合金钢。 钢中主要的有害元素有硫、磷及氧,要特别注意控制其含量。 磷是钢中很有害的元素之一,主要溶于铁素体起强化作用。磷含量增加,钢材的强度、硬度提高,塑性和韧性显著下降。特别是温度愈低,对塑性和韧性的影响愈大,从而显著加大钢材的冷脆性。磷也使钢材可焊性显著降低,但磷可提高钢的耐磨性和耐蚀性。 硫也是很有害的元素,呈非金属硫化物夹杂物存在于钢中,降低钢材的各种机械性能。由于硫化物熔点低,使钢材在热加工过程中造成晶粒的分离,引起钢材断裂,形成热脆现象,称为热脆性。硫使钢的可焊性、冲击韧性、耐疲劳性和抗腐蚀性等均降低。 氧是钢中有害元素,主要存在于非金属夹杂物中,少量熔于铁素体内。非金属夹杂物降低钢的机械性能,特别是韧性。氧有促进时效倾向的作用。氧化物所造成的低熔点亦使钢的可焊性变差
4. S,P影响钢材哪些性能
(1)碳。碳是钢中的一种最基本的元素,它提高钢板的强度,特别是抗拉强度。
(2)硅。硅能提高冷轧钢板的强度。
(3)锰。可防止钢过氧化和冷轧钢板边部避免产生龟裂的有利作用。
(4)磷。具有良好的冷轧退火功能。但磷有冷脆性,对焊接性能也有不利影响。
(5)硫。对冲压有害无益的元素。
(6)铝。防止钢板时效、作为强脱氧剂、有利于深冲性能。