『壹』 钢的主要成份有哪些
为了得到或改善某些性能,在非合金钢的基础上添加适量的一种或多种合金元素的铁碳合金叫合金钢。合金钢根据其用途的不同,其主要成分也不尽相同。
合金元素的作用:铬、铝、硅铁素体形成元素,在高温下使钢表面形成致密的氧化膜,防止钢继续氧化,是提高钢高温抗氧化性和高温气体腐蚀的主要元素。铬能显著提高低合金强钢的再结晶温度,2%Cr的强化效果最好。镍、锰等奥氏体形成元素:镍提高奥氏体的高温强度和改善钢的抗渗碳性。锰可代替镍,但对钢的抗氧化性有害。钒、钛、铌、钨、钼是碳化物形成元素又是铁素体形成元素。细小而弥散分布的合金碳化物能提高钢的高温强度。钛、铌与碳结合还可防止奥氏体在高温下或焊后产生晶间腐蚀。碳和氮可扩大和稳定奥氏体从而提高耐热钢的高温强度。含锰、铬高的钢则氮的溶解度大而有利于用氮代镍。硼和稀土均为耐热钢中常使用的微量元素。硼可以提高钢的高温强度,而稀土元素除了提高高合金耐热钢的热塑性外,明显提高高合金钢的抗氧化性,对持久强度的提高也有利。
耐热耐磨钢,按组织分类,分为珠光体、奥氏体、铁素体、马氏体、沉淀硬化型。按用途分为锅炉钢、叶片钢、转子钢、阀门钢、炉用耐热钢、炼油和化工设备用耐热钢等,此类钢种无一可脱离铬、镍,大都以铬、镍为主,适量加些硅、氮、钡、钨、钼、稀土等元素。中科院金属研究所的铁铬硅合金、辽宁辽阳的铁铝瓷合金、山东聊城的稀土高铬镍氮、高铬锰氮高温耐热钢、江苏靖江的耐热钢都绝然脱离不了此根本。
『贰』 40mnbh钢中,微量元素B的作用
在刚才中添加这样一种元素可以增加刚才的特殊性能,比如说它的强度,比如它的抗折程度都可以得到提升。
『叁』 炼钢中什么是合金元素和微量元素
Mn
1、在低含量范围内,对钢具有很大的强化作用,提高强度、硬度和耐磨性
2、降低钢的临界冷却速度,提高钢的淬透性
3、稍稍改善钢的低温韧性
4、在高含量范围内,作为主要的奥氏体化元素
Si
1、强化铁素体,提高钢的强度和硬度
2、降低钢的临界冷却速度,提高钢的淬透性
3、提高钢的氧化性腐蚀介质中的耐蚀性,提高钢的耐热性
4、磁钢中的主要合金元素(含量在0.40%范围内时,改善热裂倾向,含量高时,易形成柱状晶,增加热裂倾向。)
Cr
1、在低合金范围内,对钢具有很大的强化作用,提高强度、硬度和耐磨性
2、降低钢的临界冷却速度,提高钢的淬透性
3、提高钢的耐热性
4、在高合金范围内,使钢具有对强氧化性酸类等腐蚀介质的耐腐蚀能力
Mo
1、 强化铁素体,提高钢的强度和硬度
2、 降低钢的临界冷却速度,提高钢的淬透性
3、 提高钢的耐热性和高温强度
Ni
1、 提高钢的强度,而不降低其塑性,改善钢的低温韧性
2、 降低钢的临界冷却速度,提高钢的淬透性
3、 扩大奥氏体区,是奥氏体化的有效元素
4、 本身具有一定耐蚀性,对一些还原性酸类有良好的耐蚀能力
Al
1、 炼钢中起良好的脱氧作用
2、 细化钢的晶粒,提高钢的强度
3、提高钢的抗氧化性能,提高不锈钢对强氧化性酸类的耐蚀能力
S:
1、 硫在钢中以FeS-Fe共晶体存在于钢的晶粒周界,降低钢的力学性能,优制钢含硫量一般应限制在0.04%以下。
2、 在机械制造中,有时为了改善某些钢的切削加工性能,人为将含硫量提高,以形成硫化物,起中断基体连续性的作用。
3、 硫含量的提高,增加铸件热裂倾向。
H:
炼钢过程中钢液从炉气中吸收氢
钢液中氢的溶解度随温度升高而提高,在缓慢凝固条件下,氢以针孔形态析出。快速凝固时,析出氢在铁的晶格内造成高应力状态,导致脆性。
N:
炼钢过程中钢液从炉气中吸收氮
1、 钢液中溶解的氮在凝固过程中因溶解度降低而析出,并与钢中的Si、Al、Zr等元素化合,生成SiN、AlN 、ZrN等氮化物。少量氮化物能细化钢的晶粒。氮休物多时,会使钢的塑性和韧性降低。
2、 氮属于扩大奥氏体区元素,在钢中可部分代替镍的作用,是铬锰氮不锈钢中的合金元素,,在超低碳不锈钢中,可代替碳的作用,提高钢的强度。
O:
1、 钢液中溶解的FeO 在凝固前温度降低过程中与钢液中的碳起反应,生成一氧化碳气泡,在铸件中造成气孔。
2、 钢液凝固过程中,FeO因溶解度下降而析出在钢的晶粒周界处,降低钢的性能。
『肆』 合金钢的Mn、V、Cr、Ni元素分别存在于什么化合物中
合金钢中的各微量元素都以单质形式加入。在进行合金钢炼制时,一般同时进行脱氧和合金化两个过程,脱氧是将各金属元素化合的氧元素拖去,合金化就是使各合金元素均匀分布。因此合金中的各种微量元素一般都是以单质形式存在的。
合金钢合金元素在钢中的作用
(1)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;此外,碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性.
(2)锰: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。
(3)铬:在结构钢和工具钢中,铬能显著提高强度、硬度和耐磨性,但同时降低塑性和韧性.铬又能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性,因而是不锈钢,耐热钢的重要合金元素.
(4)镍:镍能提高钢的强度,而又保持良好的塑性和韧性.镍对酸碱有较高的耐腐蚀能力,在高温下有防锈和耐热能力.但由于镍是较稀缺的资源,故应尽量采用其他合金元素代用镍铬钢.
(5)钼:钼能使钢的晶粒细化,提高淬透性和热强性能,在高温时保持足够的强度和抗蠕变能力(长期在高温下受到应力,发生变形,称蠕变).结构钢中加入钼,能提高机械性能.还可以抑制合金钢由于火而引起的脆性.在工具钢中可提高红性.
(6)钛:钛是钢中强脱氧剂。它能使钢的内部组织致密,细化晶粒力;降低时效敏感性和冷脆性.改善焊接性能。
(7)钒:钒是钢的优良脱氧剂.钢中加0.5%的钒可细化组织晶粒,提高强度和韧性.钒与碳形成的碳化物,在高温高压下可提高抗氢腐蚀能力。
(8)钴:钴是稀有的贵重金属,多用于特殊钢和合金中,如热强钢和磁性材料.
(9)铝:铝是钢中常用的脱氧剂.钢中加入少量的铝,可细化晶粒,提高冲击韧性,如作深冲薄板的08Al钢.铝还具有抗氧化性和抗腐蚀性能,铝与铬、硅合用,可显著提高钢的高温不起皮性能和耐高温腐蚀的能力.铝的缺点是影响钢的热加工性能、焊接性能和切削加工性能.
『伍』 铁中加锰是为什么
高锰钢(high manganese steel) 含锰量在10%以上的合金钢。1882年第一次获得奥氏体组织的高锰钢,1883年英国人哈德菲尔德(R.A.Hadfield)取得了高锰钢专利。高锰钢依其用途的不同可分为两大类: (1)耐磨钢。这类钢含锰10%~15%,碳含量较高,一般为0.90%~1.50%,大部分在1.0%以上。其化学成分为(%): C0.90~1.50Mn10.0~15.0 Si0.30~1.0 S≤0.05 P≤0.10这类高锰钢的用量最多,常用来制作挖掘机的铲齿、圆锥式破碎机的轧面壁和破碎壁、颚式破碎机岔板、球磨机衬板、铁路辙岔、板锤、锤头等。 上述成分的高锰钢的铸态组织通常是由奥氏体、碳化物和珠光体所组成,有时还含有少量的磷共晶。碳化物数量多时,常在晶界上呈网状出现。因此铸态组织的高锰钢很脆,无法使用,需要进行固溶处理。通常使用的热处理方法是固溶处理,即将钢加热到1050~1100℃,保温消除铸态组织,得到单相奥氏体组织,然后水淬,使此种组织保持到常温。热处理后钢的强度、塑性和韧性均大幅度提高,所以此种热处理方法也常称为水韧处理。热处理后力学性能为:σb615~1275MPa σ 0.2340~470MPa ζ15%~85% ψ15%~45% aKl96~294J/cm2 HBl80~225 高锰钢经过固溶处理后还会有少量的碳化物未溶解,当其数量较少符合检验标准时,仍可使用。 奥氏体组织的高锰钢受到冲击载荷时,金属表面发生塑性变形。形变强化的结果,在变形层内有明显的加工硬化现象,表层硬度大幅度提高。低冲击载荷时,可以达到HB300~400,高冲击载荷时,可以达到HB500~800。随冲击载荷的不同,表面硬化层深度可达10~20mm。高硬度的硬化层可以抵抗冲击磨料磨损。高锰钢在强冲击磨料磨损条件下,有优异的抗磨性能,故常用于矿山、建材、火电等机械设备中,制作耐磨件。在低冲击工况条件下,因加工硬化效果不明显,高锰钢不能发挥材料的特性。 中国常用的高锰钢的牌号及其适用范围是:ZGMn13—1(C 1.10%~1.50%)用于低冲击件,ZGMn13—2(C1.00%~1.40%)用于普通件,ZGMn13—3(C0.90%~1.30%)用于复杂件,ZGMn13-4(C0.90%~1.20%)用于高冲击件。以上4种牌号钢的锰含量均为11.0%~14.0%。 在冲击载荷作用的冷变形过程中,由于位错密度大量增加,位错的交割、位错的塞积及位错和溶质原子的交互作用使钢得到强化。这是加工硬化的重要原因。另一个重要原因则是高锰奥氏体的层错能低,形变时容易出现堆垛层错,从而为ε马氏体的形成和形变孪晶的产生创造了条件。常规成分的高锰钢的形变硬化层中常可以看到高密度位错、位错塞积和缠结。ε马氏体和形变孪晶的出现使钢难以变形,尤其是后者的作用更大。上述各种因素都使高锰钢的硬化层得到很高程度的强化,硬度大幅度提高。 高锰钢极易加工硬化,因而很难加工,绝大多数是铸件,极少量用锻压方法加工。高锰钢的铸造性能较好。钢的熔点低(约为14()()℃),钢的液、固相线温度间隔较小,(约为50℃),钢的导热性低,因此钢水流动性好,易于浇注成型。高锰钢的线膨胀系数为纯铁的1.5倍,为碳素钢的2倍,故铸造时体积收缩和线收缩率均较大,容易出现应力和裂纹。 为提高高锰钢的性能进行过很多合金化、微合金化、碳锰含量调整和沉淀强化处理等方面的研究,并在生产实践中得到应用。介稳奥氏体锰钢的出现则可较局gao大幅度降低钢中碳、锰含量并使钢的形变强化速度提高,可适用于高和中低冲击载荷的工况条件,这是高锰钢的新发展。 (2)无磁钢。这类钢含锰大于17%,碳含量一般均在1.0%以下,常在电机工业中用于制作护环等。这类钢的密度为7.87~7.98g/cm3。由于碳、锰含量均高,钢的导热能力差。导热系数为12.979W/(m℃),约为碳素钢的1/3。由于钢是奥氏体组织,无磁性,其磁导率μ为1.003~1.03(H/m)。 [编辑本段]高锰钢的铸造工艺 在高能量冲击的工作条件下,高锰钢与超高锰钢铸件的应用范围是广阔的。许多铸造厂,对生产此类钢种铸件缺乏必要的认识。现对具体操作做简要的说明,供生产者参考。 1 化学成分 高锰钢按照国家标准分为5个牌号,主要区别是碳的含量,其范围是0.75%-1.45%。受冲击大,碳含量低。锰含量在11.0%-14.0%之间,一般不应低于13%。超高锰钢尚无国标,但锰含量应大于18%。硅含量的高低,对冲击韧度影响较大,故应取下限,以不大于0.5%为宜。低磷低硫是最基本的要求,由于高的锰含量自然起到脱硫作用,故降磷是最要紧的,设法使磷低于0.07%。铬是提高抗磨性的,一般在2.0%左右。 2 炉料 入炉材料是由化学成分决定的。主要炉料是优质碳素钢(或钢锭)、高碳锰铁、中碳锰铁、高碳铬铁及高锰钢回炉料。这里特别提醒的是由人认为只要化学成分合适,就可以多用回炉料。这个人士是有害的。某些厂之所以产品质量不佳,皆出于此。不仅高锰钢、超高锰钢,凡是金属铸件,绝不可以过多的使用回炉料,回炉料不应超过25%。那么,回炉料过剩该如何?只要把废品降到最低,回炉料就不会过剩。 3 熔炼 这里着重讲加料顺序,无论用中频炉,还是电弧炉熔炼,总是先熔炼碳素钢,而各类锰铁和其他贵重合金材料,要分多次,每次少量入炉,贵重元素在最后加入,以减少烧损。料块应尽量小些,以50-80mm为宜。熔清后,炉温达到1580-1600℃时,要脱氧、脱氢、脱氮,可用铝丝,也可用Si-Ca合金或SiC等材料。将脱氧剂一定压到炉内深处。金属液面此时用覆盖剂盖严,隔断外界空气。还要镇静一段时间,使氧化物、夹杂物有充足时间上浮。然而,不少企业,只将铝丝甚至铝屑,撒再金属液面上,又不加覆盖,岂不白白浪费!在此期间,及时用中碳锰铁来调整锰与碳的含量。 钢液出炉前,将浇包烘烤到400℃以上是十分必要的。在出炉期间用V-Fe、Ti-Fe、稀土等多种微量元素做变质处理,是使一次结晶细化的必要手段,它对产品性能影响是至关重要的。 4 炉料与造型材料 要延长炉令,当分清钢种与炉衬的属性。锰钢属碱性,炉衬当然选用镁质材料。捣打炉衬要轮番周而复始换位操作。添加炉衬材料不可过厚,每次80厘米左右为宜,捣毕要低温长时间烘烤。如提高生产效率,笔者建议采用成型坩埚(沈阳力得厂和恒丰厂均又成品出售),从拆炉捣装成,不用1小时,即可投入生产,同时成型坩埚对防穿炉大裨益。当然,炉令的长短与操作者大又关系。不少操作者像掷铅球的运动员一样,把炉料从三四米之外投入炉内,既不安全又伤炉令,应将炉料置于炉口旁预热,然后用夹子慢慢地将炉料顺炉料置于炉口旁预热,然后用夹子慢慢地将炉料顺炉壁放入。 造型材料和涂料也应与金属液属性相一致,或者用中兴材料(如铬铁矿砂、棕刚玉等)。若想获得一次结晶细化的集体,采用蓄热量大的铬铁矿砂是正确的,尤其是消失模生产厂,用它将克服散热慢的缺点。 5 铸造工艺设计 锰钢的特点是凝固收缩大,散热性差,据此,在工艺设计中铸造收缩率取2.5%-2.7%,铸件越长大、越应取上限。型砂与砂芯的退让性一定要好。浇注系统采取开放式。多个分散的内浇道从铸件的薄壁处引入,且成扁而宽的喇叭状,靠近铸件处的截面积大于与横浇道相联的截面积,使金属液快速平稳地注入铸型,防止整个铸型内的温差过大。冒口直径要大于热节直径,紧靠热节,高度是直径的2.5-3.0倍,必须采用热冒口甚至浇冒口合一,让充足的高温金属液来不足铸件在凝固收缩时之空位。将直浇道、冒口位于高处(砂箱有5-8。的斜度)也是正确的。浇注时尽可能低温快浇。一旦凝固,要及时松砂箱。聪明的设计师总是善于利用冷铁,包括内冷铁于外冷铁,它既细化一次结晶,消除缩孔、缩松,又提高工艺出品率,当然,适宜的用量和规格是应该考虑的。内冷铁要干净、易熔,用量以少为宜。外冷铁的三维尺寸与冷却物的三维尺寸为0.6-0.7倍的函数关系。过小不起作用,过大造成铸件开裂。铸件在型内要长时间保温,直到低于200℃再开箱。 6 热处理 热处理开裂,是低温阶段升温过快所致。故正确的操作是350℃以下,升温速度<80℃/h,750℃以下,<100℃/h,且有不同时期的保温。至>750℃时,铸件内呈塑性状态,可以快速升温了。至1050℃时根据铸件的厚度确定保温时间,然后再升到1100℃以上。给出炉降温留有余地然后尽快入水。高温时升温太慢,保温时间太短,出炉后到入水时间间隔过长(不应>0.5min),这一切都影响铸件质量。入水温度应<30℃,淬火后,水温<50℃,水量应不小于铸件重量的8倍。冷水从池下部进入,温水从池顶面流出。铸件在水池中要三个方向不停地一动。 7 切割与焊接 因为锰钢热传导性能差,所以在切割浇冒口时应十分注意。最好将铸件置于水中,被切割部分露在水外,切割时留一定量的茬,热处理后磨掉。 不少厂,焊接和焊补成为必然。选用奥氏体基的锰镍焊条(D256或D266型),规格细长,φ3.2mm×350mm,外层药皮为碱性。操作时采用小电流,弱电弧,小焊道多焊层、始终保持低温度少热量的操作方法。一边焊接一边击打,消除应力。重要铸件必须探伤。 生产者要考虑的,不仅仅是降低生产成本,但更重要的是不出废品,最大限度地出优质品,进而最到限度地扩大占领市场份额。这看起来是慢而费,实际上是快而省,这个观念不仅认识到,更重要的是要做到。
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『陆』 钢材中微量元素的作用
才中微量元素的作用可能起到一个非常坚固的一些牢靠作用。
『柒』 钢是由什么微量元素组成的
钢分为碳素钢和合金钢两种,它的基本元素是铁元素与碳元素。
一般认为,含碳量在2.11%以下的铁碳合金为钢,2.11%~6.67%(或6.69%)的铁碳合金为铁。
钢材主要化学成分是铁,在普通的碳素钢中约占99%;
钢材中的微量元素有碳(C);元素锰(Mn)、硅(Si);有害杂质元素硫(S)、磷(P)、氧(O)、氮(N)、氢(H);在合金钢中还有特意添加以改善钢材性能的某些合金元素,如锰(Mn)、钒(V)等。
『捌』 钢铁是什么材料制造出来的,不锈钢和普通钢铁少了什么加工程序
钢铁是铁碳合金,是用铁矿石炼出来的。在铁碳合金中加入一定数量的耐腐蚀合金元素(如:铬Cr、镍NI)就成了不锈钢。
『玖』 为什么铁和碳组成合金碳是怎么加入到钢材的以何种形态加入的
为什么铁和碳组成合金?
答:所谓合金是指金属与其他元素形成的具有金属特性的物质,也就是说金属与金属可以形成合金,金属与非金属也可以形成合金,但是有2个条件,一个条件就是必须至少有一种是金属元素,另外一个条件就是必须形成的是具有金属特性的物质,这2个条件缺一不可.由于铁是金属,碳虽然是非金属,但是由于形成的是具有金属特性的物质,所以是合金.
碳是怎么加入到钢材里面的?以何种形态加入的?
答:生铁是由铁矿石通过碳(存在形式是焦炭)还原的,在还原过程中,碳就溶解到铁水里,当冷却到室温时,就存在到铁里面了,碳在生铁里面有两种形式,一个是以纯碳的形式(石墨)单独存在,还有一个就是以化合物(Fe3C)的形式存在.这个就像冰糖溶解到水里,然后冻成冰棒一样,糖不会跑出来.
钢是由生铁冶炼而来的,钢的含碳量比生铁低,所以,炼钢过程主要的就是一个氧化过程,把多余的碳氧化掉,最后剩下的碳只以化合物的形式存在,就形成了钢.
另外,如果钢的含碳量不够,那么在钢冶炼过程中需要把焦炭加入到钢水里面,然后搅拌钢水,使碳溶解到钢水里,当然加入量必须经过精确计算.