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常见元素主要有C、Si、Mn、P、S、N、H、O

作者:和记娱乐 发布于:2020-03-06 13:22 点击量:

  结构钢一般按强度分类,在钢号中的数字往往代表抗拉强度的最低值。由于该类 钢常用于制作结构件,因此称作为结构钢。结构钢的强化机制倾向于降碳增锰固 溶强化铁素体、细化珠光体和添加微合金的析出强化、沉淀强化和细晶强化,以 确保在提高强 度的同时仍保持较好的韧、塑指标并兼具良好的焊接性能。 钢中常见的元素、夹杂物对钢性能的作用及影响 常见元素主要有 C、Si、Mn、P、S、N、H、O 及其他非金属夹杂物。 碳(C) :是对钢的性能影响最大的基本元素。不同的碳含量依据钢中杂质元 素含量和轧后冷却条件的不同对于钢的性能影响是不同的, 随着钢中碳含量的增 加,碳钢在热轧状态下的硬度直线上升,塑性和韧性降低。在亚共析范围内,碳 对抗拉强度的影响是,随着碳含量增加,抗拉强度不断提高,超过共析范围后, 抗拉强度随碳含量的增加减缓, 最后发展到随碳含量的增加抗拉强度降低。 另外, 含碳量增加时碳钢的耐蚀性降低,同时碳也使碳钢的焊接性能和冷加工(冲压、 垃拔)性能变坏。 硅(Si) :硅在碳钢的含量≤0.50%。硅也是钢中的有益元素。在沸腾钢中, 含硅量很低,硅是作为脱氧元素加入到钢中。在镇静钢中硅的含量一般为 0.12~ 0.37%。硅增大了钢液的流动性,除了形成非金属夹杂外,硅溶于铁素体中。随 着硅含量的提高,钢的抗拉强度提高,屈服点提高,伸长率下降,钢的面缩率和 冲击韧性显著降低。 锰(Mn) :在碳钢中,锰是有益元素。锰是作为脱氧除硫的元素加入到钢中 的。对于镇静钢来说,锰可以提高硅和铝的脱氧效果,可以同硫形成硫化锰,相 当程度上降低硫在钢中的危害。锰对碳钢的力学性能有良好的影响,它能提高钢 热轧后的硬度和强度,原因是锰溶入铁素体中引起固溶强化。因此,精炼过程中 要按照技术要求严格稳定控制各炉次的锰含量。 磷 (P) 一般来说, : 磷是钢中的有害元素。 它来源于矿石和生铁等炼钢原料。 磷能提高钢的强度, 但使塑性和韧性降低, 特别是使钢的脆性转折温度急剧上升, 即提高钢的冷脆性(低温变脆) 。由于磷的有害影响,同时考虑到磷有较大的偏 析,因而对其含量要严格的控制。但是在含碳量比较低的钢种中,磷的冷脆危害 比较小。在这种情况下,可以用磷来提高钢的强度,如鞍钢生产的高强度 IF 钢 就需要加入磷。另外,在适当的情况下,还利用磷的其他一些有益作用,如增加 钢的抗大气腐蚀能力,如集装箱用钢;提高磁性,如电工硅钢;改善钢材的易切 削加工性,减少热轧薄板的粘结等。 硫(S):一般来说,硫是有害元素,他主要来自于炼铁、炼钢时加入的原材料 和燃烧产物,二氧化硫。硫最大的为危害是引起钢在热加工时开裂,即产生所谓 的热脆。硫能提高钢材的切削加工性,这是硫的有益作用。 氮(N) :钢中的氮来自炉料,同时,在冶炼、浇铸时钢液也会从炉气和大气 中吸收氮。氮引起碳钢的淬火时效和形变时效,从而对碳钢的性能发生显著的影 响。由于氮的时效作用,钢的硬度、强度固然提高,但是塑性和韧性降低,特别 是在形变时效的情况下,塑性和韧性的降低比较显著。因此,对于普通低合金钢 来说,时效现象是有害的,因而氮是有害元素。但对于一些细晶粒钢以及含钒、 铌钢, 由于氮化物的强化细化晶粒作用, 氮成为有益元素。 另外, 作为合金元素, 氮在不锈耐酸钢中得到应用,此外,氮化处理方法能使机器零件获得极好的综合 力学性能,从而使零件的使用寿命延长。 氢(H) :钢中的氢是由锈蚀含水的炉料或从含有水蒸气的炉气中吸收的。氢 对钢的危害是很大的。一是引起氢脆,即在低于钢材极限应力的作用下,经一定 的时间后,在无任何预兆的情况下突然断裂,往往造成灾难性的后果。二是导致 钢材内部产生大量细微裂纹缺陷——白点,在钢材纵端面上呈光滑的银白的斑 点,在酸洗后的端面上呈较多的发丝状裂纹,白点使钢材的延伸率显著下降,尤 其是端面收缩率和冲击韧性降低得更多,有时可能接近于零值。因此具有白点的 钢是不能用的,这类缺陷主要发生在合金钢中。 氧(O)及其他非金属夹杂物:氧在钢中的溶解度很低,几乎全部以氧化物夹 杂形式存在于钢中,如 FeO、AL2O3、MnO、CaO、MgO 等。除此之外,钢中 还存在 FeS、MnS、硅酸盐、氮化物及磷化物等。这些夹杂物破坏了钢的基体的 连续性,在静载荷和动载荷的情况下往往成为裂纹的起点。这些非金属夹杂物的 各种状态不同程度的影响到钢的各种性能,尤其是对于钢的塑性、韧性、疲劳强 度和抗腐蚀性等危害很大。因此,对于非金属夹杂物应严格控制。

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