化学成分、生产过程对钢结构性能的影响

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化学成分、生产过程对钢结构性能的影响

作者:刘景芳

来源:《无线互联科技》2013年第03期

摘要:文章分别说明了各种化学成分以及生产过程对钢结构性能的不程度的影响。

关键词:化学成分;生产过程;钢结构;性能

1、化学成分的影响

钢材的化学成分直接影响钢的组织结构,从而影响钢材的力学性能。

结构用钢的基本元素是铁(Fe),约占99%,此外还有其他元素。其中有益的有碳(c)、硅(si)和锰(Mn)等,有时还加入合金元素,如钒(V)等,其总量不超过1.5%,故结构用钢称为低碳钢或低合金钢。有害元素有硫(S)、磷(P)、氧(0)、氮(N)等。它在冶炼中不易除尽,其总量不超过1‰。

(1)碳。在普通碳素钢中,碳是除铁以外最主要的元素,它直接影响钢材的强度、塑性、韧性和可焊性等。碳和铁合成渗碳体及纯铁体的混合物一珠光体,纯铁体较柔软,渗碳体和珠光体较坚硬。因此,碳的含量提高,钢材的屈服点和抗拉强度提高,但塑性和韧性、特别是低温冲击韧性下降。同时,钢材的可焊性、耐腐蚀性能、疲劳强度和冷弯性能也明显下降。因此结构用钢的含碳量不宜太高,一般不超过0.22%,在焊接结构中则应低于0.2%。

(3)硅。硅作为很强的脱氧剂加入钢中,用以制成质量较高的镇静钢。硅有使铁液在冷却时形成无数结晶中心的作用,因而使纯铁体的晶粒变为细小而均匀。适量的硅可以使钢材强度大为提高,而对塑性、冲击韧性、冷弯性能及可焊性均无明显不良影响。一般镇静钢的含硅量为0.10%~0.3%,硅含量过大(达1%左右,则会降低钢材的塑性、冲击韧性、抗锈性和可焊性。

(3)锰。锰是一种弱脱氧剂。适量的锰含量可以有效地提高钢材强度,消除硫、氧对钢材的热脆影响,改善钢材的热加工性能,并能改善钢材的冷脆倾向,而又不显著降低钢材的塑性和冲击韧性。锰是我国低合金钢的主要合金元素,含量一般为1.2%~1.6%。

(4)钒。钒可提高钢材的强度,细化晶粒,提高淬硬性,但有时有硬化作用。它是添加合金成分,能提高钢材强度和抗锈蚀性能,而不显著降低塑性。

(5)硫。硫是一种有害元素。硫与铁的化合物为硫化铁,散布在纯铁体晶粒间层中,使钢材的塑性、冲击韧性、疲劳强度和抗锈性等大大降低。因此,钢材中应严格控制含硫量,一般不超过0.05%.在焊接结构中不超过0.045%。

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