A. 钢铁中的五大元素对钢铁的性质产生什么影响
钢铁中的五大元素指的是碳硅锰硫磷,碳是钢的主要元素,铁碳合金是钢的基本组织,碳含量的不同是区分钢与铁的标志,也是不同钢种的主要区别,一般来讲,碳含量越高,钢的硬度越大,但是韧性越小;si、Mn是钢的有用元素,是合金钢的元素组成,在大部分钢号里面,在一定的范围内,可以提高钢的力学性能;S、P在任何钢号里面都是有害的元素,都不利于钢的力学性能的改善,只有在易切削钢里面,S可以提高钢的切削性能。
B. 钢材(板材)内都含有哪些化学元素各元素对钢的性能有哪些影响
钢是铁与C(碳)、Si(硅)、Mn(锰)、P(磷)、S(硫)以及少量的其他元素所组成的合金。
其中除内铁外,C的含量对钢铁的机械容性能起着主要作用,也就是强度和硬度
Si(硅)、Mn(锰)的作用与C相似
P(磷)、S(硫)过量以后会造成钢材的性能下降
C. 碳(C)元素对钢材性能有什么影响
碳是仅次于铁的主要元素,它直接影响钢材的强度、塑性、韧性和焊接性能等版。当钢中含碳量权在0.8%以下时,随着含碳量的增加,钢材的强度和硬度提高,而塑性和韧性降低;但当含碳量在1.0%以上时,随着含碳量的增加,钢材的强度反而下降。随着含碳量的增加,钢材的焊接性能变差(含碳量大于0.3%的钢材,可焊性显著下降),冷脆性和时效敏感性增大,耐大气锈蚀性下降。
D. 钢材所含的碳多少是否决定硬度
钢的组织与化学成分对钢材性能的影响一、钢的组织及其对钢性能的影响:
钢材是由无数微细晶粒所构成,碳与铁结合的方式不同,可形成不同的晶体组织,使钢材的性能产生显著差异。
1、钢的基本组织:
纯铁在不同温度下有不同的晶体结构:
钢中碳原子与铁原子的三种基本结合形式为:固融体、化合物和机械混合物。
下表列出了钢的四种基本组织及其性能。
钢的基本晶体组织
名 称 含碳量,% 结构特征 性 能
铁素体 ≤0.02 碳溶于α-铁中的固溶体 强度、硬度很低,塑性好,冲击韧性很好
奥氏体 0.8 碳溶于γ-铁中的固溶体 强度、硬度不高,塑性大
渗碳体 6.67 化合物Fe3C 抗拉强度很低,硬脆,很耐磨,塑性几乎为零
珠光体 0.8 铁素体与Fe3C的机械混合物 强度较高,塑性和韧性介于铁素体和渗碳体之间
2、晶体组织对钢材性能的影响:
碳素钢的含碳量不大于0.8%时,其基本组织为铁素体和珠光体;含碳量增大时,珠光体的含量增大,铁素体则相应减少,因而强度、硬度随之提高,但塑性和冲击韧性则相应下降。
二、钢的化学成分对钢性能的影响:
钢材中除了主要化学成分铁(Fe)以外,还含有少量的碳(C)、硅(Si)、锰(Mn)、磷(P)、硫(S)、氧(O)、氮(N)、钛(Ti)、钒(V)等元素,这些元素虽然含量少,但对钢材性能有很大影响:
1、碳。
碳是决定钢材性能的最重要元素。当钢中含碳量在0.8%以下时,随着含碳量的增加,钢材的强度和硬度提高,而塑性和韧性降低;但当含碳量在1.0%以上时,随着含碳量的增加,钢材的强度反而下降。
随着含碳量的增加,钢材的焊接性能变差(含碳量大于0.3%的钢材,可焊性显著下降),冷脆性和时效敏感性增大,耐大气锈蚀性下降。
一般工程所用碳素钢均为低碳钢,即含碳量小于0.25%;工程所用低合金钢,其含碳量小于0.52%。
2、硅。
硅是作为脱氧剂而残留于钢中,是钢中的有益元素。
硅含量较低(小于1.0%)时,能提高钢材的强度和硬度以及耐蚀性,而对塑性和韧性无明显影响。但当硅含量超过1.0%时,将显著降低钢材的塑性和韧性,增大冷脆性实效敏感性,并降低可焊性。
3、锰。
锰是炼钢时用来脱氧去硫而残留于钢中的,是钢中的有益元素。
锰具有很强的脱氧去硫能力,能消除或减轻氧、硫所引起的热脆性,大大改善钢材的热加工性能,同时能提高钢材的强度和硬度,但塑性和韧性略有降低。但钢材中含锰量太高,则会降低钢材的塑性、韧性和可焊性。锰是我国低合金结构钢中的主要合金元素。
4、磷。
磷是钢中很有害的元素。
随着磷含量的增加,钢材的强度、屈强比、硬度均提高,而塑性和韧性显著降低。特别是温度愈低,对塑性和韧性的影响愈大,显著加大钢材的冷脆性。
磷也使钢材的可焊性显著降低。但磷可提高钢材的耐磨性和耐蚀性,故在经过合理的冶金工艺之后,低合金钢中也将磷可配合其他元素作为合金元素使用。
5、硫。
硫是钢中很有害的元素。
硫的存在会加大钢材的热脆性,降低钢材的各种机械性能,也使钢材的可焊性、冲击韧性、耐疲劳性和抗腐蚀性等均降低。为消除硫的这些危害,可在钢中加入适量的锰。
6、氧。
氧是钢中的有害元素。
随着氧含量的增加,钢材的强度有所提高,但塑性特别是韧性显著降低,可焊性变差。氧的存在会造成钢材的热脆性。
7、氮、氢。
氮对钢材性能的影响与碳、磷相似,随着氮含量的增加,可使钢材的强度提高,塑性、特别是韧性显著降低,可焊性变差,冷脆性加剧。氮在铝、铌、钒等元素的配合下可以减少其不利影响,改善钢材性能,可作为低合金钢的合金元素使用。
钢中溶有氢则会引起钢的白点(圆圈状的断裂面)和内部裂纹,断口有白点的钢一般不能用于建筑结构。
8、钛。
钛是强脱氧剂。钛能显著提高强度,改善韧性、可焊性,但稍降低塑性。钛是常用的微量合金元素。
9、钒。
钒是弱脱氧剂。钒加入钢中可减弱碳和氮的不利影响,有效地提高强度,但有时也会增加焊接淬硬倾向,钒也是常用的微量合金元素。
E. 碳合金钢中碳的含量高低会怎样影响合金钢的硬度
钢中碳是影响钢硬度的主要元素,含碳量越高硬度越高,含碳量越低硬度越低。
F. 钢中常存元素有哪些对钢的性能有何影响
通常说钢中的杂质元素一般是指硅、锰、硫、磷。 碳钢除含碳外一般还含有少量的硅、锰、硫、磷,它们对碳钢的性能都有一定的影响。 一锰的影响 锰是炼钢时加入锰铁脱氧而残留在钢中的。锰的脱氧能力较好,能清除钢中的FeO,降低钢的脆性;锰还能与硫形成MnS,以减轻硫的有害作用。所以锰是一种有益元素。但是,作为杂质存在时,其含量(Wmn)一般不小于0.8%,对钢的性能影响不大。 二硅的影响 硅是炼钢时加入硅铁脱氧而残留在钢中的。硅的脱氧能力比锰强,在室温下硅能溶入铁素体,提高钢的强度和硬度。因此,硅也是有益元素。但作为杂质存在时,其含量(Wsi)一般小于0.4%,对钢的性能影响不大。 三硫的影响 硫是炼钢时由矿石和燃料带入钢中的。硫在钢中与铁形成化合物FeS,FeS与铁则形成低熔点(985°C)的共晶体分布在奥氏体晶界上。当钢材加热到1100-1200°C进行锻压加工时,晶界上的共晶体已熔化,造成钢在锻压过程中开裂,这种现象称为“热脆”。钢中加入锰,可以形成高熔点(1620°C)的MnS,MnS呈晶粒状分布在晶粒内,且在高温下有一定的塑性,从而避免热脆。因此,硫是有害元素,其含量(Ws)一般应严格控制在0.03%-0.05%以下。 四磷的影响 磷是炼钢时由矿石带入钢中的。磷可全部溶于铁素体,产生强烈的固溶强化,,使钢的强度和硬度增加,但塑性韧性显著下降。这种脆化现象在低温时更为严重,故称为“冷脆”。磷在结晶时还容易偏析。从而在局部发生冷脆。因此,磷也是有害元素,其含量必须严格控制在0.035%-0.045%以下。 但是,在硫磷含量较多时,由于脆性较大,切削容易脆断而形成断裂切屑,改善钢的切削加工性。这是硫、磷有利的一面。
G. 碳元素对钢材的性能有哪些影响
碳是决定钢的力学性能的最主要因素,随含碳量的增加,硬度增大,塑性、韧版性下降。当含碳权量<0.77%时,随含碳量的增加,强度增加,而当含碳量>1.0%以后,强度反而下降。
碳素钢按其含碳量的不同,可分为三种种类,分别是:低碳钢——含碳量wc≤0.25%、中碳钢——含碳量wc0.25%~0.60%、高碳钢——含碳量wc>0.60%。
钢的制取都是一项高成本低效率的工作。如今,钢以其低廉的价格、可靠的性能成为世界上使用最多的材料之一,是建筑业、制造业和人们日常生活中不可或缺的成分。可以说钢是现代社会的物质基础。
(7)什么元素影响钢板硬度扩展阅读:
为了改善钢的性能,在冶炼碳素钢的基础上,加入一些合金元素而炼成的钢,如铬钢、锰钢、铬锰钢、铬镍钢等。按其合金元素的总含量,可分为:
1、低合金钢--合金元素的总含量≤5%。
2、中合金钢--合金元素的总含量5%~10%。
3、高合金钢--合金元素的总含量>10%。
根据添加元素的不同,并采取适当的加工工艺,可获得高强度、高韧性、耐磨、耐腐蚀、耐低温、耐高温、无磁性等特殊性能。
H. 钢材中的化学成分对钢材性能主要有什么影响
钢中除铁、碳两种基本元素外,还含有其他的一些元素,它们对钢的性能和质量有一定的影响。
(1)碳。碳是决定钢材性能的主要元素。随着含碳量的增加,钢的强度、硬度提高,塑性、韧性降低。但当含碳量大于1.o%时,由于钢材变脆,抗拉强度反而下降。
(2)硅、锰。硅和锰是钢材中的有益元素。硅和锰是在炼钢时为了脱氧加入硅铁和锰铁而留在钢中的合金元素。
硅的含量在1%以内,可提高钢材的强度,对塑性和韧性没有明显影响。但含硅量超过1%时,钢材冷脆性增加,可焊性变差。
锰的含量为0.8%~1%时,可显著提高钢的强度和硬度,几乎不降低塑性及韧性。当其含量大于1%时,在提高强度的同时,塑性及韧性有所下降,可焊性变差。
(3)硫、磷。硫和磷是钢材中主要的有害元素,炼钢时由原料带入。
硫能够引起热脆性,热脆性严重降低了钢的热加工性和可焊性。硫的存在还使钢的冲击韧性、疲劳强度、可焊性及耐蚀性降低。
磷能使钢材的强度、硬度、耐蚀性提高,但显著降低钢材的塑性和韧性,特别是低温状态的冲击韧性下降更为明显,使钢材容易脆裂,这种现象称为冷脆性。冷脆性使钢材的冲击韧性以及焊接等性能都下降。
(4)氧、氮。氧和氮是钢材中的有害元素,它们是在炼钢过程中进入钢液的。这些元素的存在降低了钢材的强度、冷弯性能和焊接性能。氧还使钢材的热脆性增加,氮还使钢材的冷脆性及时效敏感性增加。
(5)铝、钛、钒、铌。铝、钛、钒、铌等元素是钢材中的有益元素,它们均是炼钢时的强脱氧剂,也是合金钢中常用的合金元素。适量地加入这些元素,可以改善钢材的组织,细化晶粒,显著提高钢材的强度和改善钢材的韧性。