『壹』 影響鋼材性能的主要化學成分有哪些
以下是影響鋼材性能的主要化學成分及其作用:
1. 碳(C):鋼材中的碳含量直接影響其機械性能。隨著碳含量的增加,鋼材的屈服點和抗拉強度提高,但塑性和沖擊性下降。碳含量超過0.23%時,焊接性能會受到影響。高碳含量還會降低鋼材的耐大氣腐蝕能力,使其更易生銹。此外,碳會提高鋼材的冷脆性和時效敏感性。
2. 硅(Si):硅在煉鋼過程中用作還原劑和脫氧劑。鎮靜鋼中通常含有0.15-0.30%的硅。硅含量超過0.50-0.60%時,它被視為合金元素。硅能顯著提高鋼材的彈性極限、屈服點和抗拉強度,因此常用於製造彈簧鋼。在調質結構鋼中加入1.0-1.2%的硅可以提高強度15-20%。硅與鉬、鎢、鉻等元素結合,有助於提高鋼材的抗腐蝕性和抗氧化能力,適用於耐熱鋼的製造。含硅1-4%的低碳鋼具有極高的導磁率,常用於電器工業中的矽鋼片。然而,硅含量的增加會降低鋼材的焊接性能。
3. 錳(Mn):錳在煉鋼過程中作為脫氧劑和脫硫劑。一般鋼材中錳含量為0.30-0.50%。當碳素鋼中錳含量超過0.70%時,稱為「錳鋼」,這種鋼材不僅具有足夠的韌性,還有較高的強度和硬度,增強了鋼材的淬性和熱加工性能。例如,16Mn鋼的屈服點比A3鋼高40%。含錳11-14%的鋼材具有極高的耐磨性,適用於挖土機鏟斗、球磨機襯板等。然而,錳含量的增加會減弱鋼材的抗腐蝕能力,降低焊接性能。
4. 磷(P):磷通常被視為鋼材中的有害元素,因為它會增加鋼材的冷脆性,惡化焊接性能,降低塑性,並影響冷彎性能。因此,通常要求鋼材中磷含量小於0.045%,優質鋼要求更低。
5. 硫(S):硫在鋼材中也通常是有害元素。它會使得鋼材產生熱脆性,降低延展性和韌性,並在鍛造和軋制過程中導致裂紋。硫還會對焊接性能產生不利影響,並降低鋼材的耐腐蝕性。因此,通常要求硫含量小於0.055%,優質鋼要求小於0.040%。然而,在鋼材中加入0.08-0.20%的硫可以改善切削加工性,這類鋼材通常稱為易切削鋼。
除了上述元素,不同類型的鋼材還包含其他元素,如不銹鋼中的鎳(Ni)和鉻(Cr),這些元素對鋼材的性能也有顯著影響。
『貳』 會使鋼產生熱脆性的元素是什麼
會使鋼產生熱脆性的元素是硫(S)。
硫在通常情況下是有害元素。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。所以通常要求硫含量小於0.055%,優質鋼要求小於0.040%。
在鋼中加入0.08-0.20%的硫,可以改善切削加工性,通常稱易切削鋼。
『叄』 硫的存在對鋼材的危害
硫主要來自煉鋼原料,煉鋼時難以除盡。硫在鋼中是以硫化物夾雜形式存在,對鋼的塑性、韌性、焊接性能、厚度方向性能、疲勞性能和耐腐蝕性都有不利影響。
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。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。
(3)導致碳鋼熱脆性的s是什麼擴展閱讀
由於S與Ni、 Mn,Ti,Zr等元素的親和力遠大於Fe,故鋼中常見MnS,TiS(含鈦鋼),NiS(高鎳鋼)等硫化物。
由於MnS極易溶解於含Cl離子水中,其主要危害是降低鋼的耐蝕性,特別是降低耐點蝕和耐縫隙腐蝕性能。
鋼中硫化物的另一危害是降低了鋼的塑性、韌性和抗疲勞性能。如果鋼中硫化物含量超過一定標准, 在冶煉生產和軋制過程中將會造成鑄坯裂紋。
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。