钢中元素的作用

《钢中元素的作用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、钢中元素的作用　　工业纯铁的塑性很好，但强度很低，一般不能满足实际需要。通常加入Si、Mn等合金钢元素改善钢材性能，以满足实际要求。另外，钢材在冶炼的过程中不可避免的含有C，S，P等杂质元素。它们的存在，对钢材的性能也有很大影响。　　1对钢材力学性能的影响1.1杂质的影响　　1.1.1碳的影响碳与铁可以形成一系列化合物：Fe3C，Fe2C，FeC等。碳能提高钢材的强度和硬度，但会降低钢材的塑性。碳含量增加0.1%，钢材的抗拉强度可提高70MPa，屈服点提高28MPa。含碳量大于6.67%的合金脆性大，不具有实际使用价值。海洋工程用钢根据碳的含量一般可分

2、为三类（Section8,APIRP-2A-WSD,1994）：①普通钢。含碳量小于或等于0.4%。最小屈服应力为280MPA。②高强度钢。碳含量为0.45%或更高。屈服应力在280MPA和360MPA之间。③对于屈服应力大于360MPA的超高强度钢要限制使用。　　1.1.2硫的影响硫通常以FeS的形式存在于钢材中。FeS塑性差，熔点低。钢水结晶时FeS分布于晶界周围。在8000C~12000C时，轧制或铸造会导致晶界开裂，此现象即通常所说的钢的热脆现象。若钢材中有Mn，则可形成高熔点的MnS（16000C）。钢水在结晶时，MnS呈颗粒分布于晶内，这样

3、就可以大大降低硫的危害。作为有害杂质，钢材中的硫含量通常限制在≤0.04%。　　1.1.3磷的影响钢材中的磷能全部溶于中，使其在室温下的强度升高，塑性降低，产生冷脆现象。除上述有害方面外，磷对钢材有很高的强化作用。磷提高钢材的屈服强度比镍高10倍，比锰高5倍，比铬高5倍，比铜高2.5倍，比硅高2倍，比钛高1.7倍。磷提高钢材的极限强度比镍高6倍，比锰高5倍，比铬高3倍，比铜高1.1倍，比硅高1.3倍，比钛稍低。此外，磷、铜共存可大大提高抗腐蚀性。针对磷使钢脆化，冲击韧性降低，生产中一般把磷控制在0.12%以下。钢中加如铝、钛细化晶粒，这样既可消除冷脆，

4、又能提高钢的塑性和韧性。传统上把磷含量控制在≤0.04%。而我国针对磷的有害和有益两方面作用研究出一系列含磷量为0.07%~0.15%的磷钢。　　1.1.4．氮的影响氮在中的溶解能力差，在200~3000C加热过程中常呈氮化合物析出（时效现象），使钢的强度极限升高，塑性下降，这种现象称为钢的兰脆。除氮的有效方法是在钢中加入铝中进行脱氮处理，是氮固定在氮化铝（AlN）中，这样就消除了产生时效的可能。　　1.1.5氧的影响炼钢的过程就是氧化过程，氧化钢中的杂质调整钢中各元素的含量。在氧化的过程中，钢中的一部分氧化成FeO。氧主要以FeO的形式存在于钢中。钢

5、中由于FeO的存在，致使其强度、塑性下降。一般脱氧程度差的沸腾钢比镇静钢具有更大的时效倾向。通常使用锰钢、硅钢或铝进行脱氧。　　1.1.6氢的影响氢在中的溶解能力差，在中的溶解能力大。在钢水的结晶过程中，如果冷却速度太快，氢来不及扩散到金属外部而只能聚集在晶体的缺陷处（空位，滑移线，晶界）。聚集的氢将产生很大的压力，是钢材内部出现裂纹（所谓白点）。对于合金钢，氢的影响尤其显著。1.2合金元素的影响最常见的合金元素有Mn(>0.08%)、Si(>0.5%)、Cr、Ni、Mo、W、V、Ti、Al等。它们对钢材性能的影响见下表：合金元素的影响元素晶粒大小过热

6、的可能性淬透性退火、正火淬火的温度强度和硬度塑性C增增降增降Mn稍增稍增增降含量增加1%，抗拉强度增加90MPa，屈服点上升82MPa。低碳钢中〈1%C不降，高碳钢中降Si低含量时减小，2%时增大影响小增增含量增加1%，抗拉强度增加10MPa，屈服点上升55MPa。降；含量超过0.5%，对冲击韧性不利。Mo减小影响小急增增增<6%时增大Al<0.1%时减小显著减小影响小显著增增小含量时增Co影响小影响小减小影响小稍增降Ti减小减小减小增含量增加0.01%，抗拉强度增加5MPa，屈服点上升7.5MPa。稍增V显著减小显著减小急增增含量增加0.1%，抗拉强

7、度增加30MPa，屈服点上升35MPa。增W减小减小增增增1%时稍增Cr减小稍减小增增含量增加1%，抗拉强度增加10MPa，屈服点上升35MPa<1.5%时不降Ni影响小增减小降含量增加1%，抗拉强度增加34MPa，屈服点上升45MPa稍增；改善钢的缺口韧性Cu影响小影响小稍增稍降增含量增加1%，抗拉强度增加55MPa，屈服点上升80MPa0.5%时稍增，含量高时降Nb急减减小小含量时增，大时减显著增稍增1%时稍增　　2对钢材焊接性能的影响合金元素在焊缝金属中的作用是非常复杂的，尤其在多种元素的情况下，其作用往往不是简单的叠加关系。下面简单叙述单一元素

8、对焊缝金属性能的影响。①碳的影响。碳是主要的强化元素，可显著提高各种低合金钢焊缝金属的抗拉强度