⑴ 中碳鋼焊接時可能會出現哪些問題應如何解決 課本的簡答題!
中碳鋼焊接時的主要問題是焊縫中容易產生氣孔和熱裂紋,在熱影響區容易產生低塑性的淬硬組織,當焊件鋼性較大或焊條選擇不當時易引起冷裂紋。
焊條盡可能選用鹼性低氫型焊條 預熱 焊後盡可能緩冷。焊後熱處理。對含碳量高,厚度大和剛性大的焊件,及時進行消氫處理和作600~650℃的消除應力回火處理。 不知對不對 呵呵
⑵ 含碳量對碳鋼的組織和力學性能有什麼影響
一般碳的含量越高硬度越大,韌性降低!以下是各種鋼的特點的一些簡介:
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碳鋼
碳鋼也叫碳素鋼,是含碳量wc小於2%的鐵碳合金。碳鋼除含碳外一般還含有少量的硅、錳、硫、磷。
按用途可以把碳鋼分為碳素結構鋼、碳素工具鋼和易切削結構鋼三類。碳素結構鋼又可分為建築結構鋼和機器製造結構鋼兩種。
按含碳量可以把碳鋼分為低碳鋼(wc≤0.25%),中碳鋼(wc 0.25%一0.6%)和高碳鋼(wc >O.6%)按磷、硫含量可以把碳素鋼分為普通碳素鋼(含磷、硫較高)、優質碳素鋼(含磷、硫較低)和高級優質鋼(含磷、硫更低) 。
一般碳鋼中含碳量越高則硬度越高,強度也越高,但塑性降低。
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碳素結構鋼
這類鋼主要保證力學性能,故其牌號體現其力學性能,用Q+數字表示,其中「Q」為屈服點「屈」字的漢語拼音字首,數字表示屈服點數值,例如Q275表示屈服點為275MPa。若牌號後面標注字母A、B、C、D,則表示鋼材質量等級不同,含s、P的量依次降低,鋼材質量依次提高。若在牌號後面標注字母「F」則為沸騰鋼,標注「b」為半鎮靜鋼,不標注「F,』或「b」者為鎮靜鋼。例如Q235-A·F表示屈服點為235MPa的A級沸騰鋼,Q235-c表示屈服點為235MPa的c級鎮靜鋼。
碳素結構鋼一般情況下都不經熱處理,而在供應狀態下直接使用。通常Q195、Q215、Q235鋼碳的質量分數低,焊接性能好,塑性、韌性好,有一定強度,常軋製成薄板、鋼筋、焊接鋼管等,用於橋梁、建築等結構和製造普通鉚釘、螺釘、螺母等零件。Q255和Q275鋼碳的質量分數稍高,強度較高,塑性、韌性較好,可進行焊接,通常軋製成型鋼、條鋼和鋼板作結構件以及製造簡單機械的連桿、齒輪、聯軸節、銷等零件。
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優質結構鋼
這類鋼必須同時保證化學成分和力學性能。其牌號是採用兩位數字表示鋼中平均碳的質量分數的萬分數(wс×10000)。例如45鋼表示鋼中平均碳的質量分數為0.45%;08鋼表示鋼中平均碳的質量分數為0.08%。
優質碳素結構鋼主要用於製造機器零件。一般都要經過熱處理以提高力學性能。根據碳的質量分數不同,有不同的用途。08、08F、10、10F鋼,塑性、韌性高,具有優良的冷成形性能和焊接性能,常冷軋成薄板,用於製作儀表外殼、汽車和拖拉機上的冷沖壓件,如汽車身、拖拉機駕駛室等;15、20、25鋼用於製作尺寸較小、負荷較輕、表面要求耐磨、心部強度要求不高的滲碳零件,如活塞銷、樣板等;30、35、40、45、50鋼經熱處理(淬火+高溫回火)後具有良好的綜合力學性能,即具有較高的強度和較高的塑性、韌性,用於製作軸類零件,例如40、45鋼常用於製造汽車、拖拉機的曲軸、連桿、一般機床主軸、機床齒輪和其他受力不大的軸類零件;55、60、65鋼熱處理(淬火+中溫回火)後具有高的彈性極限,常用於製作負荷不大、尺寸較小(截面尺寸小於12~15mm)的彈簧,如調壓和調速彈簧、柱塞彈簧、冷卷彈簧等。
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碳素工具鋼
碳素工具鋼是基本上不含合金元素的高碳鋼,含碳量在0.65%~1.35%范圍內,其生產成本低,原料來源易取得,切削加工性良好,處理後可以得到高硬度和高耐磨性,所以是被廣泛採用的鋼種,用來製造各種刃具、模具、量具
但這類鋼的紅硬性差,即當工作溫度大於250℃時,鋼的硬度和耐磨性就會急劇下降而失去工作能力。另外,碳素工具鋼如製成較大的零件則不易淬硬,而且容易產生變形和裂紋。
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易切削結
構鋼
易切削結構鋼是在鋼中加入一些使鋼變脆的元素,使鋼切削時切屑易脆斷成碎屑,從而有利於提高切削速度和延長刀具壽命。使鋼變脆的元素主要是硫,在普通低合金易切削結構鋼中使用了鉛、碲、鉍等元素。
這種鋼的含硫量ws在0.08%一0.30%范圍內,含錳量wMn在0.60%-1.55%范圍內。鋼中的硫和錳以硫化錳形態存在,硫化錳很脆並有潤滑效能,從而使切屑容易碎斷,並有利於提高加工表面的質量。
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合金鋼
在鋼中除含有鐵、碳和少量不可避免的硅、錳、磷、硫元素以外,還含有一定量的合金元素,鋼中的合金元素有硅、錳、鉬、鎳、鉻、釩、鈦、鈮、硼、鉛、稀土等其中的一種或幾種,這種鋼叫合金鋼。
各國的合金鋼系統,隨各自的資源情況、生產和使用條件不同而不同,國外以往曾發展鎳、鉻鋼系統,我國則發現以硅、錳、釩、鈦、鈮、硼、稀土為主的合金鋼系統。
合金鋼在鋼的總產量中約佔百分之十幾,一般是在電爐中冶煉的。
按用途可以把合金鋼分為8大類,它們是:合金結構鋼、彈簧鋼、軸承鋼、合金工具鋼、高速工具鋼、不銹鋼、耐熱不起皮鋼,電工用硅鋼。
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普通低合
金鋼
普通低合金鋼是一種含有少量合金元素(多數情況下其總量w總不超過3%)的普通合金鋼。這種鋼的強度比較高,綜合性能比較好,並具有耐腐蝕、耐磨、耐低溫以及較好的切削性能、焊接性能等。
在大量節約稀缺合金元素(如鎳、鉻)條件下,通常lt普通低合金鋼可頂1.2—1.3t碳素鋼使用,其使用壽命和使用范圍更是遠遠超過碳素鋼。普通低合金鋼可以用一般冶煉方法在平爐、轉爐中冶煉,成本也和碳素鋼接近。
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工程結構
用合金鋼
這是指工程和建築結構用的合金鋼,包括可焊接的高強度合金結構鋼、合金鋼筋鋼、鐵道用合金鋼、地質石油鑽探用合金鋼、壓力容器用合金鋼、高錳耐磨鋼等。這類鋼用作工程和建築結構件,在合金鋼中,這類鋼合金含量總量較低,但生產、使用量較大
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機械結構
用合金鋼
這類鋼是指適用於製造機器和機械零件的合金鋼。它是在優質碳紊鋼的基礎上,適當地加入一種或數種合金元素,用來提高鋼的強度、韌性和淬透性。這類鋼通常要經過熱處理(如調質處理、表面硬化處理)後使用。主要包括常用的合金結構鋼和合金彈簧鋼兩大類,其中包括調質處理的合金鋼、表面硬化處理的合金鋼(滲碳鋼、氮化鋼、表面高頻淬火鋼等)、冷塑性成型用合金鋼(冷頂鍛用鋼、冷擠壓用鋼等)。按化學成分基本組成系列可分為Mn系鋼、SiMn系鋼、Cr系鋼、CrMo系鋼、CrNiMo系鋼、Nj系鋼、B系鋼等。
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合金結構
鋼
合金結構鋼的含碳量wc比碳素結構鋼低一些,一般在O.15%一O.50%的范圍內。除含碳外,還含有一種或幾種合金元素,如硅、錳、釩、鈦、硼及鎳、鉻、鉬等。
合金結構鋼易於淬硬和不易變形或開裂,便於熱處理改善鋼的性能。
合金結構鋼廣泛用於製造汽車、拖拉機、船舶、汽輪機、重型機床的各種傳動件和緊固件。低碳合金鋼一般進行滲碳處理,中碳合金鋼一般進行調質處理。
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合金工具
鋼
合金工具鋼是含有多種合金元素,如硅、鉻、鎢、鉬、釩等的中、高碳鋼。合金工具鋼容易淬硬,不易產生變形和裂紋,適於用來製造尺寸大、形狀復雜的刃具、模具和量具。
用途不同,合金工具鋼的含碳量也不同。大多數合金工具鋼的含碳量wc為0.5%~1.5%。熱變形模具用鋼含碳較低,wc在0.3%~0.6%范圍內;切削刀具用鋼一般含碳wc1%左右;冷加工模具用鋼則含碳量較高,如石墨模具鋼含碳量wc達1.5%,高碳高鉻型冷加工模具用鋼含碳量wc高達2%以上。
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高速工具
鋼
高速工具鋼是高碳高合金工具鋼,鋼中含碳量wc為0.7%-1.4%,鋼中含有能形成高硬度碳化物的合金元素,如鎢、鉬、鉻、釩。
高速工具鋼具有高的紅硬性,在高速切削的條件下,溫度高達500-600ºc硬度也不降低,從而保證良好的切削性能。
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彈簧鋼
彈簧在沖擊、振動或長期交變應力下使用,所以要求彈簧鋼有高的抗拉強度、彈性極限、高的疲勞強度。在工藝上要求彈簧鋼有一定的淬透性、不易脫碳、表面質量好等。
碳素彈簧鋼即含碳量wc在0.6%~0.9%范圍內的優質碳素結構鋼(包括正常和較高含錳量的)。合金彈簧鋼主要是硅錳系鋼種,它們的含碳量稍低,主要靠增加硅含量WSi(1.3%~2.8%)提高性能;另外還有鉻、鎢、釩的合金彈簧鋼。近年來,結合我國資源,並根據汽車、拖拉機設計新技術的要求,研製出在硅錳鋼基礎上加入硼、鈮、鉬等元素的新鋼種,延長了彈簧的使用壽命,提高了彈簧質量。
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軸承鋼
軸承鋼是用來製造滾珠、滾柱和軸承套圈的鋼。軸承在工作時承受著極大的壓力和摩擦力,所以要求軸承鋼有高而均勻的硬度和耐磨性,以及高的彈性極限。對軸承鋼的化學成分的均勻性、非金屬夾雜物的含量和分布、碳化物的分布等要求都十分嚴格。
軸承鋼又稱高碳鉻鋼,含碳wc為l%左右,含鉻量wc為0.5%-1.65%。軸承鋼又分為高碳鉻軸承鋼、無鉻軸承鋼、滲碳軸承鋼、不銹軸承鋼、中高溫軸承鋼及防磁軸承鋼六大類。
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電工硅鋼
電器工業用硅鋼主要用來製造電器工業用硅鋼片。硅鋼片是電機和變壓器製造中用量很大的鋼材。
按化學成分硅鋼可以分為低硅鋼和高硅鋼。低硅鋼含硅量wsi1.O%~2.5%,主要用來製造電機;高硅鋼含硅量wsi3.O%~4.5%,一般用來製造變壓器。它們的含碳量wc≤O.06%~0.08%。
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鋼軌鋼
鋼軌主要承受機車車輛的壓力及沖擊載荷,因此,要求有足夠的強度和硬度及一定的韌性。通常採用的鋼軌鋼是平爐和轉爐冶煉的碳素鎮靜鋼,這種鋼含碳wc0.6%。0.8%,屬於中碳鋼和高碳鋼,但鋼中含錳量WMn較高,在O.6%一1.1%的范圍內。
近年來,已廣泛採用普通低合金鋼鋼軌,如高硅軌、中錳軌、含銅軌、含鈦軌等。普通低合金鋼軌比碳素鋼軌耐磨、耐腐蝕,使用壽命有很大提高。
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造船用鋼
造船用鋼是指用於製造海船和大型內河船體結構的鋼。由於船體結構一般採用焊接方法製造,所以要求造船鋼有較好的焊接性能。此外,還要求有一定的強度、韌性和一定的耐低溫及腐蝕性能。過去主要採用低碳鋼作為造船用鋼。近來,已大量採用普通低合金鋼,已有的鋼種如12錳船、16錳船、15錳釩船等鋼種。這些鋼種有強度高、韌性好、容易加工和焊接、耐海水腐蝕等綜合特性,可成功地用來製造萬噸遠洋巨輪。
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橋梁鋼
鐵路或公路橋梁承受車輛的沖擊載荷,橋梁鋼要求有一定的強度、韌性和良好的抗疲勞性能,並且對鋼材的表面質量要求較高。橋梁鋼常採用鹼性平爐鎮靜鋼,近來成功地採用了普通低合金鋼如16錳、15錳釩氮等。
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鍋爐鋼
鍋爐鋼主要指用來製造過熱器、主蒸氣管和鍋爐火室受熱面用的材料。對鍋爐鋼的性能要求主要是有良好的焊接性能、一定的高溫強度和耐鹼性腐蝕、耐氧化等。常用的鍋爐鋼有平爐冶煉的低碳鎮靜鋼或電爐冶煉的低碳鋼,含碳量wc在O.16%~0.26%范圍內。製造高壓鍋爐時則應用珠光體耐熱鋼或奧氏體耐熱鋼。近年來也採用普通低合金鋼建造鍋爐,如12錳、15錳釩、18錳鉬鈮等。
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焊條用鋼
這類鋼是專門供製造電弧焊和氣焊焊條鋼絲用。鋼的成分隨所焊材質不同而異。根據需要,大致分碳素鋼、合金結構鋼和不銹鋼三類。這些鋼的硫、磷含量ws、wP不大於0.03%,比一般鋼要求嚴些。這些鋼不要求力學性能,而只作化學成分的檢驗。
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不銹鋼
不銹耐酸鋼簡稱不銹鋼,它是由不銹鋼和耐酸鋼兩大部分組成的。簡言之,能抵抗大氣腐蝕的鋼叫不銹鋼,而能抵抗化學介質(如酸類)腐蝕的鋼叫耐酸鋼。一般說來,含鉻量wcr大於12%的鋼就具有了不銹鋼的特點。
不銹鋼按熱處理後的顯微組織又可分為五大類:即鐵素體不銹鋼、馬氏體不銹鋼、奧氏體不銹鋼、奧氏體一鐵素體不銹鋼及沉澱硬化不銹鋼。
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耐熱鋼
在高溫條件下,具有抗氧化性和足夠的高溫強度以及良好的耐熱性能的鋼稱作耐熱鋼。耐熱鋼包括抗氧化鋼和熱強鋼兩類。抗氧化鋼又稱不起皮鋼。熱強鋼是指在高溫下具有良好的抗氧化性能並具有較高的高溫強度的鋼。耐熱鋼主要用於在高溫下長期使用的零件。
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高溫合金
高溫合金是指在高溫下具有足夠的持久強度、蠕變強度、熱疲勞強度、高溫韌性及足夠的化學穩定性的一種熱強材料,用於1000ºC左右高溫條件下工作的熱動力部件。
按其基本化學成分的不同,又可分為鎳基高溫合金、鐵鎳基高溫合金及鈷基高溫合金。
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精密合金
精密合金是指具有特殊物理性能的合金。它是電氣工業、電子工業、精密儀表工業和自動控制系統中不可缺少的材料。
精密合金按其不同的物理性能又分為七類,即:軟磁合金、變形永磁合金、彈性合金、膨脹合金、熱雙金屬、電阻合金、熱電偶合金。絕大多數精密合金是以黑色金屬為基的,只有少數是以有色金屬為基的。
註:Wc、Ws、Wmn、Wp分別表示C、S、Mn、P的質量分數
⑶ 簡述碳鋼中雜質對鋼性能的影響
常存雜質元素對碳鋼鋼材性能的影響
普通碳素鋼除含碳以外,還含有少量錳(Mn)、硅(Si)、硫(S)、磷(P)、氧(O)、氮(N)和氫(H)等元素。這些元素並非為改善鋼材質量有意加入的,而是由礦石及冶煉過程中帶入的,故稱為雜質元素。這些雜質對鋼性能是有一定影響,為了保證鋼材的質量,在國家標准中對各類鋼的化學成分都作了嚴格的規定。
l.硫
硫來源於煉鋼的礦石與燃料焦炭。它是鋼中的一種有害元素。硫以硫化鐵(FeS)的形態存在於鋼中,FeS和 Fe形成低熔點(985℃)化合物。而鋼材的熱加工溫度一般在1150~1200℃以上,所以當鋼材熱加工時,由於 FeS化合物的過早熔化而導致工件開裂,這種現象稱為「熱脆」。含硫量愈高,熱脆現象愈嚴重,故必須對鋼中含硫量進行控制。高級優質鋼:S<0.02%~0.03%;優質鋼:S<0.03%~0.045%;普通鋼:S<0.055%~0.7%以下。
2.磷
磷是由礦石帶入鋼中的,一般說磷也是有害元素。磷雖能使鋼材的強度、硬度增高,但引起塑性、沖擊韌性顯著降低。特別是在低溫時,它使鋼材顯著變脆,這種現象稱"冷脆"。 冷脆使鋼材的冷加工及焊接性變壞,含磷愈高,冷脆性愈大,故鋼中對含磷量控制較嚴。高級優質鋼: P<0.025%;優質鋼: P<0.04%;普通鋼: P<0.085%。
3.錳
錳是煉鋼時作為脫氧劑加入鋼中的。由於錳可以與硫形成高熔點(1600℃)的 MnS,一定程度上消除了硫的有害作用。錳具有很好的脫氧能力,能夠與鋼中的FeO成為MnO進入爐渣,從而改善鋼的品質,特別是降低鋼的脆性,提高鋼的強度和硬度。因此,錳在鋼中是一種有益元素。一般認為,鋼中含錳量在0.5%~0.8%以下時,把錳看成是常存雜質。技術條件中規定,優質碳素結構鋼中,正常含錳量是0.5%~0.8%;而較高含錳量的結構鋼中,其量可達0.7%~1.2%。
4.硅
硅也是煉鋼時作為脫氧劑而加入鋼中的元素。硅與鋼水中的FeO能結成密度較小的硅酸鹽爐渣而被除去,因此硅是一種有益的元素。硅在鋼中溶於鐵素體內使鋼的強度、硬度增加,塑性、韌性降低。鎮靜鋼中的含硅量通常在0.1%~0.37%,沸騰鋼中只含有0.03%~0.07%。由於鋼中硅含量一般不超過0.5%,對鋼性能影響不大。
5.氧
氧在鋼中是有害元素。它是在煉鋼過程中自然進入鋼中的,盡管在煉鋼末期要加入錳、硅、鐵和鋁進行脫氧,但不可能除盡。氧在鋼中以FeO、MnO、SiO2、Al2O3等夾雜形式,使鋼的強度、塑性降低。尤其是對疲勞強度、沖擊韌性等有嚴重影響。
6.氮
鐵素體溶解氮的能力很低。當鋼中溶有過飽和的氮,在放置較長一段時間後或隨後在200~300℃加熱就會發生氮以氮化物形式的析出,並使鋼的硬度、強度提高,塑性下降,發生時效。鋼液中加入Al、Ti或V進行固氮處理,使氮固定在AlN、TiN或VN中,可消除時效傾向。
7.氫
鋼中溶有氫會引起鋼的氫脆、白點等缺陷。白點常在軋制的厚板、大鍛件中發現,在縱斷面中可看到圓形或橢圓形的白色斑點;在橫斷面上則是細長的發絲狀裂紋。鍛件中有了白點,使用時會發生突然斷裂,造成不測事故。因此,化工容器用鋼,不允許有白點存在。 氫產生白點冷裂的主要原因是因為高溫奧氏體冷至較低溫時,氫在鋼中的溶解度急劇降低。當冷卻較快時,氫原子來不及擴散到鋼的表面而逸出,就在鋼中的一些缺陷處由原子狀態的氫變成分子狀態的氫。氫分子在不能擴散的條件下在局部地區產生很大壓力,這壓力超過了鋼的強度極限而在該處形成裂紋,即白點。
⑷ 不銹鋼含硫高會怎樣
硫在通常情況下是有害元素,它可以使鋼產生熱脆性,降低鋼的延展性和韌性,在鍛造和軋制時造成裂紋。硫對焊接性能也不利,降低耐腐蝕性。因此對不同鋼種含硫量有嚴格的規定
⑸ 低碳鋼、中碳鋼和高碳鋼含碳量的區別謝謝
低碳鋼(mild steel)為碳含量低於0.25%的碳素鋼,因其強度低、硬度低而軟,故又稱軟鋼。
中碳鋼是碳含量為0.25%~0.65%的碳素鋼。它包括大部分優質碳素結構鋼和一部分普通碳素結構鋼。此類鋼大多用於製作各種機械零件,有的用於製作工程結構件。
高碳鋼(High Carbon Steel)常稱工具鋼 , 含碳量從0.60%至1.70%, 可以淬火和回火。錘, 撬棍等由含碳量0.75%的鋼製造; 切削工具如鑽頭, 絲攻, 鉸刀等由含碳量0.90% 至1.00% 的鋼製造。
(5)中碳鋼含硫量高會有什麼問題擴展閱讀:
各種鋼材的性能:
1、低碳鋼:
低碳鋼為韌性材料。其拉伸時的應力-應變曲線主要分四個階段:彈性階段、屈服階段、強化階段、局部變形階段,在局部變形階段有明顯的屈服和頸縮現象。開始時為彈性階段,完全遵守胡克定律沿直線上升,比例極限以後變形加快,但無明顯屈服階段。
2、中碳鋼:
中碳鋼熱加工及切削性能良好,焊接性能較差。強度、硬度比低碳鋼高,而塑性和韌性低於低碳鋼。可不經熱處理,直接使用冷軋材、冷拉材,亦可經熱處理後使用。淬火、回火後的中碳鋼具有良好的綜合力學性能。
能夠達到的最高硬度約為HRC55(HB538),σb為600~1100MPa。所以在中等強度水平的各種用途中,中碳鋼得到最廣泛的應用,除作為建築材料外,還大量用於製造各種機械零件。
中碳鋼屬於亞共析鋼,其退火組織為珠光體和鐵素體。隨著鋼中碳含量增加,組織中珠光體數量增加,而鐵素體數量減少。碳含量大於0.40%的鋼淬火組織為馬氏體;碳含量大於0.40%時,除了馬氏體外還有少量殘留奧氏體,殘留奧氏體數量隨著鋼中碳含量的增加而增加。
3、高碳鋼:
優點:
1、熱處理後可以得到高 的硬度(HRC60一65)和較好的耐磨性。
2、退火狀態下硬度適中,具有較好的可切削性。
3、原材料易得,生產成本低。
其缺點是:
1、熱硬性差,當刀具工作溫度大於200℃時,其硬度和耐磨性急劇下降。
2、淬透性低。 水淬時完全淬透的直徑一般僅為15一18mm;油淬時完全淬透的最大直徑或厚度僅為6mm 左右,並易變形開裂。
⑹ 中碳鋼的含碳量
中碳鋼medium
carbon
steel是指含碳量0.25%~0.60%的碳素鋼,其熱加工及切削性能良好,焊接性能較差。
按鋼版的化學成權分可分為碳素鋼和合金鋼兩大類。碳素鋼又分為:①低碳鋼,含碳量小於0.25%;②中碳鋼,含碳量為0.25%——0.6%;③,高碳鋼,含碳量大於0.6%;中碳鋼熱加工及切削性能良好,焊接性能較差。強度、硬度比低碳鋼高,而塑性和韌性低於低碳鋼。可不經熱處理,直接使用熱軋材、冷拉材,亦可經熱處理後使用。淬火、回火後的中碳鋼具有良好的綜合力學性能。能夠達到的最高硬度約為HRC55(HB538),σb為600~1100MPa。所以在中等強度水平的各種用途中,中碳鋼得到最廣泛的應用,除作為建築材料外,還大量用於製造各種機械零件。
⑺ 煤炭硫含量高了有什麼危害
硫高的危害主要是兩個方面,一是環保問題,煤炭在加工利用燃燒過程中產生二氧化硫。二是使用煤炭對煤炭指標的要求,因為硫分影響黑色冶金產品的質量。對於有色冶金和化工建材用戶,再不考慮環保的情況下,對硫分要求不嚴。或者說,現在很多高硫沒大都供應給了有色冶金、建材、化工制氣。
⑻ 誰知道碳,硅,錳,磷,硫還有礬等對鋼鐵的影響和作用是
碳(C):
是對鋼的性能影響最大的基本元素。不同的碳含量依據鋼中雜質元素含量和軋後冷卻條件的不同對於鋼的性能影響是不同的,隨著鋼中碳含量的增加,碳鋼在熱軋狀態下的硬度直線上升,塑性和韌性降低。在亞共析范圍內,碳對抗拉強度的影響是,隨著碳含量增加,抗拉強度不斷提高,超過共析范圍後,抗拉強度隨碳含量的增加減緩,最後發展到隨碳含量的增加抗拉強度降低。另外,含碳量增加時碳鋼的耐蝕性降低,同時碳也使碳鋼的焊接性能和冷加工(沖壓、垃拔)性能變壞。
硅(Si):
硅在碳鋼的含量≤0.50%。硅也是鋼中的有益元素。在沸騰鋼中,含硅量很低,硅是作為脫氧元素加入到鋼中。在鎮靜鋼中硅的含量一般為0.12~0.37%。硅增大了鋼液的流動性,除了形成非金屬夾雜外,硅溶於鐵素體中。隨著硅含量的提高,鋼的抗拉強度提高,屈服點提高,伸長率下降,鋼的面縮率和沖擊韌性顯著降低。
錳(Mn):
在碳鋼中,錳是有益元素。錳是作為脫氧除硫的元素加入到鋼中的。對於鎮靜鋼來說,錳可以提高硅和鋁的脫氧效果,可以同硫形成硫化錳,相當程度上降低硫在鋼中的危害。錳對碳鋼的力學性能有良好的影響,它能提高鋼熱軋後的硬度和強度,原因是錳溶入鐵素體中引起固溶強化。因此,精煉過程中要按照技術要求嚴格穩定控制各爐次的錳含量。
磷(P):
一般來說,磷是鋼中的有害元素。它來源於礦石和生鐵等煉鋼原料。磷能提高鋼的強度,但使塑性和韌性降低,特別是使鋼的脆性轉折溫度急劇上升,即提高鋼的冷脆性(低溫變脆)。由於磷的有害影響,同時考慮到磷有較大的偏析,因而對其含量要嚴格的控制。但是在含碳量比較低的鋼種中,磷的冷脆危害比較小。在這種情況下,可以用磷來提高鋼的強度,如鞍鋼生產的高強度IF鋼就需要加入磷。另外,在適當的情況下,還利用磷的其他一些有益作用,如增加鋼的抗大氣腐蝕能力,如集裝箱用鋼;提高磁性,如電工硅鋼;改善鋼材的易切削加工性,減少熱軋薄板的粘結等。
硫(S):
一般來說,硫是有害元素,他主要來自於煉鐵、煉鋼時加入的原材料和燃燒產物,二氧化硫。硫最大的為危害是引起鋼在熱加工時開裂,即產生所謂的熱脆。硫能提高鋼材的切削加工性,這是硫的有益作用。
氮(N):
鋼中的氮來自爐料,同時,在冶煉、澆鑄時鋼液也會從爐氣和大氣中吸收氮。氮引起碳鋼的淬火時效和形變時效,從而對碳鋼的性能發生顯著的影響。由於氮的時效作用,鋼的硬度、強度固然提高,但是塑性和韌性降低,特別是在形變時效的情況下,塑性和韌性的降低比較顯著。因此,對於普通低合金鋼來說,時效現象是有害的,因而氮是有害元素。但對於一些細晶粒鋼以及含釩、鈮鋼,由於氮化物的強化細化晶粒作用,氮成為有益元素。另外,作為合金元素,氮在不銹耐酸鋼中得到應用,此外,氮化處理方法能使機器零件獲得極好的綜合力學性能,從而使零件的使用壽命延長。
氫(H):
鋼中的氫是由銹蝕含水的爐料或從含有水蒸氣的爐氣中吸收的。氫對鋼的危害是很大的。一是引起氫脆,即在低於鋼材極限應力的作用下,經一定的時間後,在無任何預兆的情況下突然斷裂,往往造成災難性的後果。二是導致鋼材內部產生大量細微裂紋缺陷——白點,在鋼材縱端面上呈光滑的銀白的斑點,在酸洗後的端面上呈較多的發絲狀裂紋,白點使鋼材的延伸率顯著下降,尤其是端面收縮率和沖擊韌性降低得更多,有時可能接近於零值。因此具有白點的鋼是不能用的,這類缺陷主要發生在合金鋼中。
氧(O)及其他非金屬夾雜物:
氧在鋼中的溶解度很低,幾乎全部以氧化物夾雜形式存在於鋼中,如FeO、AL2O3、MnO、CaO、MgO等。除此之外,鋼中還存在FeS、MnS、硅酸鹽、氮化物及磷化物等。這些夾雜物破壞了鋼的基體的連續性,在靜載荷和動載荷的情況下往往成為裂紋的起點。這些非金屬夾雜物的各種狀態不同程度的影響到鋼的各種性能,尤其是對於鋼的塑性、韌性、疲勞強度和抗腐蝕性等危害很大。因此,對於非金屬夾雜物應嚴格控制。
⑼ 碳鋼中常存雜質有哪些對鋼的力學性能有何影響
簡單的說主要是硫磷的含量!影響鋼材的沖擊韌性!由於韌性是強度與塑性的一個終和體現,所以對鋼材的實際應用起決定性作用!