钢中各种元素的作用

合集下载

各种化学元素在钢中的作用

各种化学元素在钢中的作用

各种化学元素在钢中的作用钢是一种由铁和其他元素合金化而成的材料,其中添加的其他元素可用来改变钢的性质和特性。

不同的元素在钢中起到了不同的作用,下面就来逐一介绍一些常见的元素在钢中的作用。

1.碳(C):碳是钢中最常见的合金元素之一、它可以提高钢的硬度和强度,同时还可以提高钢的韧性和耐磨性。

碳含量越高,钢的硬度和强度就越高,但韧性会降低。

2.硅(Si):硅是钢中常见的合金元素之一、它可以提高钢的强度和硬度,并改善钢的耐热性能。

硅还可以降低钢的冷脆性和脆性。

3.锰(Mn):锰是一种常见的合金元素,在钢中添加锰可以提高钢的强度、硬度和耐磨性。

锰还可以提高钢的可塑性和韧性,并改善钢的冷加工性能。

4.磷(P):磷是一种常见的杂质元素,在钢中有害。

高磷含量会导致钢的脆性增加,尤其是在低温下。

因此,磷含量需要控制在较低的水平。

5.硫(S):硫是钢中的杂质元素之一,高硫含量会降低钢的韧性和冷加工性能。

因此,硫含量需要控制在较低的水平。

6.铬(Cr):铬是一种常见的合金元素,添加铬可以提高钢的耐腐蚀性能。

铬可以与氧气反应生成一层致密的氧化铬保护膜,防止钢与外界环境发生腐蚀。

7.镍(Ni):镍是一种常见的合金元素,添加镍可以提高钢的韧性和抗冷脆性能。

镍还可以提高钢的耐热性能和抗腐蚀性能。

8.钼(Mo):钼是一种常见的合金元素,添加钼可以提高钢的强度、硬度和耐热性能。

钼还可以提高钢的塑性和韧性,并改善钢的耐磨性能。

9.钒(V):钒是一种常见的合金元素,添加钒可以提高钢的强度和韧性,并改善钢的耐磨性能。

钒还可以提高钢的耐腐蚀性能和耐热性能。

10.硼(B):硼是一种常见的合金元素,添加硼可以提高钢的硬度和强度。

硼还可以提高钢的耐磨性能,并改善钢的切削性能。

总的来说,不同的元素在钢中的作用是多种多样的。

通过合理地添加和控制各种元素的含量,可以调整钢的性能和特性,使其适用于不同的应用领域。

钢铁中的元素及作用

钢铁中的元素及作用

各种元素在钢铁中的作用钢铁是铁与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Fe(铁)外,C的含量对钢铁的机械性能起着主要作用,故统称为铁碳合金。

它是工程技术中最重要、用量最大的金属材料。

各种元素在钢铁中有什么作用碳(Carbon)存在于所有的钢材,是最重要的硬化元素。

有助于增加钢材的强度,我们通常希望刀具级别的钢材拥有0.6%以上的碳,也成为高碳钢。

铬(Chromium)增加耐磨损性,硬度,最重要的是耐腐蚀性,拥有13%以上的认为是不锈钢。

尽管这么叫,如果保养不当,所有钢材都会生锈锰(Manganese)重要的元素,有助于生成纹理结构,增加坚固性,和强度、及耐磨损性。

在热处理和卷压过程中使钢材内部脱氧,出现在大多数的刀剪用钢材中,除了A-2,L-6和CPM 420V。

钼(Molybdenum)碳化作用剂,防止钢材变脆,在高温时保持钢材的强度,出现在很多钢材中,空气硬化钢(例如A-2,ATS-34)总是包含1%或者更多的钼,这样它们才能在空气中变硬。

镍(Nickle)保持强度、抗腐蚀性、和韧性。

出现在L-6\AUS-6和AUS-8中。

硅(Silicon)有助于增强强度。

和锰一样,硅在钢的生产过程中用于保持钢材的强度。

钨(Tungsten)增强抗磨损性。

将钨和适当比例的铬或锰混合用于制造高速钢。

在高速钢M-2中就含有大量的钨。

钒(Vanadium)增强抗磨损能力和延展性。

一种钒的碳化物用于制造条纹钢。

在许多种钢材中都含有钒,其中M-2,Vascowear,CPM T440V和420V A含有大量的钒。

而BG-42与ATS-34最大的不同就是前者含有钒按钢的用途分类一、结构钢(1)建筑及工程用结构钢简称建造用钢,它是指用于建筑、桥梁、船舶、锅炉或其他工程上制作金属结构件的钢。

(2)机械制造用结构钢--是指用于制造机械设备上结构零件的钢。

这类钢基本上都是优质钢或高级优质钢,主要有优质碳素结构钢、合金结构钢、易切结构钢、弹簧钢、滚动轴承钢等根据含碳量和用途的不同﹐这类钢大致又分为三类﹕1. 小于0.25%C为低碳钢﹐其中尤以含碳低于0.10%的08F﹐08Al等﹐由于具有很好的深冲性和焊接性而被广泛地用作深冲件如汽车﹑制罐……等﹐20G则是制造普通锅炉的主要材料﹐此外﹐低碳钢也广泛地作为渗碳钢﹐用于机械制造业﹐2. 0.25~0.60%C为中碳钢﹐多在调质状态下使用﹐制作机械制造工业的零件。

各种合金元素在钢铁中的作用

各种合金元素在钢铁中的作用

各种合金元素在钢铁中的作用1.碳(C):碳是钢铁中最重要的合金元素之一、适当的碳含量可以增强钢铁的硬度和强度。

碳含量低于0.2%的钢称为低碳钢,适用于焊接和冷冲压加工;碳含量在0.2%到0.5%之间的钢称为中碳钢,具有适中的硬度和强度,适用于机械加工和热处理;碳含量大于0.5%的钢称为高碳钢,具有良好的硬度和耐磨性,适用于制作刀具和弹簧。

2.硅(Si):硅可以提高钢铁的热强度和耐腐蚀性,减少钢铁的热膨胀系数。

适当的硅含量可以提高钢铁的刚性和强度,并且有利于热处理。

3.锰(Mn):锰可以提高钢铁的韧性和强度。

锰的含量越高,钢的强度和硬度越高。

锰还可以提高钢的耐磨性和耐蚀性。

4.磷(P):在低碳钢中,磷可减少钢的韧性和冷加工性能。

在高碳钢中,磷可改善钢铁的切削性能。

因此,磷含量需要适度控制。

5.硫(S):硫可增加钢铁的切削性,但会降低钢铁的塑性和韧性。

因此,在高质量的钢铁制造中,硫含量需要控制在很低的水平。

6.铬(Cr):铬可以提高钢铁的硬度、耐磨性和耐腐蚀性。

铬还可以改善钢的高温强度和耐氧化性。

不锈钢中的铬含量一般在10%到30%之间。

7.镍(Ni):镍可以提高钢铁的韧性和耐腐蚀性。

镍还可以改善钢的高温强度和耐疲劳性。

镍含量在不锈钢中一般在8%到25%之间。

8.钼(Mo):钼可以提高钢铁的强度、硬度和抗热变形能力。

钼还可以改善钢的耐蚀性和耐高温性能。

钼含量在不锈钢中一般在1%到10%之间。

9.钛(Ti)、铌(Nb)、钒(V)等微量合金元素:这些元素通常用作钢铁的强化剂,可以提高钢铁的强度和韧性,同时改善钢铁的热处理性能。

综上所述,合金元素在钢铁中起到非常重要的作用。

通过合适的合金化处理,可以改善钢铁的力学性能、耐蚀性和热处理性能,使其满足不同应用领域的需求。

各种金属元素在钢中的作用

各种金属元素在钢中的作用

各种金属元素在钢中的作用1.铁(Fe):铁是钢的主要成分,赋予钢良好的强度和塑性。

纯铁本身并不适合作为结构材料,但与其他元素合金后可形成钢,使其具有更高的强度和耐用性。

2.碳(C):碳是钢中最重要的合金元素之一、适量的碳能提高钢的硬度和强度,增加其耐磨性和耐蚀性。

其中,碳含量在0.02%至2.1%之间的钢被广泛应用。

3.锰(Mn):锰能够提高钢的硬度和韧性,使钢更加耐磨和耐冲击。

锰还可以与硫、磷等杂质结合,形成易于熔化的夹杂物,从而提高钢的可塑性和加工性能。

4.硅(Si):硅在钢中作为脱氧剂,能够有效降低钢中的氧含量,从而减少气孔和夹杂物的形成。

硅对钢的强度和塑性影响有限,但有助于改善钢的耐腐蚀性能。

5.磷(P):磷的掺入可以提高钢的硬度和抗拉强度。

然而,高磷含量会降低钢的可塑性和韧性,并增加冷脆倾向。

因此,磷含量通常应控制在较低水平。

6.硫(S):硫主要存在于原材料中的钢中,并往往是不可避免的。

过高的硫含量会导致钢的脆化和冷脆倾向。

因此,控制硫含量对于保证钢的可锻性和韧性至关重要。

7.铬(Cr):铬是不锈钢中的主要合金元素之一,能够形成耐蚀的氧化层,提高钢的耐腐蚀性能。

铬还可以增加钢的硬度和强度,同时改善钢的高温强度和抗氧化性能。

8.镍(Ni):镍可以提高钢的韧性和可塑性,改善冷加工性能。

镍还能增加钢的耐腐蚀性能和高温强度,使钢具有更好的抗剪切、耐磨和耐腐蚀性能。

9.钼(Mo):钼能够提高钢的强度和韧性,特别是在高温下。

钼还能增加钢的耐腐蚀性能、抗磨性和切削性能,因此常用于制造高速钢和高温合金。

10.钛(Ti):钛能够提高钢的耐高温性能和抗腐蚀性能。

钛还能够与氮结合形成细小的碳化钛,提高钢的硬度和强度。

由于钛的昂贵和难处理性,其含量通常较低。

除了上述主要的金属元素外,钢中还可能含有其他元素,如铜、铝、氮等,它们也会对钢的性能产生影响。

这些元素的含量、相互作用和加工过程都将影响到钢的力学性能、耐蚀性能、可加工性等特性。

钢中各元素在钢中的作用2018.1.17

钢中各元素在钢中的作用2018.1.17

钢中各元素在钢中的作用李祥才1、碳碳是对钢的强度贡献最大的元素。

碳溶解在钢中形成间隙固溶体,起固溶强化的作用,另外它与强碳化物形成元素如V、Nb、Ti形成碳化物析出时,起到沉淀强化作用。

碳对钢的强度、硬度、塑性、韧性、脱碳倾向和显微组织都有很大影响,其影响往往超过其他合金元素,并且淬火加热时溶入奥氏体的碳能够提高钢的淬透性,但是碳含量增加时会使钢的塑性、韧性明显变差,增加钢的脱碳倾向,其影响往往超过其他合金元素,因此钢中的碳含量不宜太多。

2、硅硅具有明显的固溶强化作用,它不形成碳化物,基本上以固溶状态存在于钢中,在常用合金元素中,硅的固溶强化作用最强。

硅能改变回火时析出碳化物的数量、尺寸和形态,提高钢的回火稳定性及间接的促进沉淀强化的作用。

并且硅还能显著提高钢的弹性极限、屈服极限和屈强比,故广泛用于作弹簧钢。

但硅含量较高时会明显增加钢的脱碳倾向。

3、锰锰是提高淬透性最有效的合金元素,它溶入铁素体中有固溶强化作用,同时能够改善钢的热处理性能,细化珠光体晶粒,提高钢的强度和硬度。

对弹簧钢而言,锰含量只有大于0.5%时,才有可能使淬火时弹簧钢心部完全转变为马氏体,但当锰含量超过1.5%时,韧性会明显下降,因此Mn在钢中含量不宜太高。

4、铬铬是强碳化物形成元素,Cr作为合金元素加入,可降低钢中碳的活度,改善钢的抗氧化作用,增加钢的抗腐蚀能力,提高钢的强度,显著提高钢的淬透性。

Cr与C有较强的亲和力,含Cr1%左右时,钢中渗碳体以(Fe,Cr)3为主。

Cr元素最突出的优点是能够提高钢中碳扩散的激活能,减少钢的脱碳倾向和晶粒粗化倾向。

锰、铬两种元素的主要作用是提高钢的淬透性,特别是两者共用时淬透性效果更好,典型的钢种如弹簧钢SUP9和SUP9A,Mn、Cr共用,可显著提高该类钢的淬透性。

5、钼钼能使钢的晶粒细化,提高淬透性和热强性能,在高温时可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)。

各种元素对钢材性能的影响

各种元素对钢材性能的影响

1、碳(C):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,当碳量0.23%超过时,钢的焊接性能变坏,因此用于焊接的低合金结构钢,含碳量一般不超过0.20%。

碳量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力,在露天料场的高碳钢就易锈蚀;此外,碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性。

2、硅(Si):在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂,所以镇静钢含有0.15-0.30%的硅。

如果钢中含硅量超过0.50-0.60%,硅就算合金元素。

硅能显著提高钢的弹性极限,屈服点和抗拉强度,故广泛用于作弹簧钢。

在调质结构钢中加入1.0-1.2%的硅,强度可提高15-20%。

硅和钼、钨、铬等结合,有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用,可制造耐热钢。

含硅1-4%的低碳钢,具有极高的导磁率,用于电器工业做矽钢片。

硅量增加,会降低钢的焊接性能。

3、锰(Mn):在炼钢过程中,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,如16Mn钢比A3屈服点高40%。

含锰11-14%的钢有极高的耐磨性,用于挖土机铲斗,球磨机衬板等。

锰量增高,减弱钢的抗腐蚀能力,降低焊接性能。

4、磷(P):在一般情况下,磷是钢中有害元素,增加钢的冷脆性,使焊接性能变坏,降低塑性,使冷弯性能变坏。

因此通常要求钢中含磷量小于0.045%,优质钢要求更低些。

5、硫(S):硫在通常情况下也是有害元素。

使钢产生热脆性,降低钢的延展性和韧性,在锻造和轧制时造成裂纹。

硫对焊接性能也不利,降低耐腐蚀性。

所以通常要求硫含量小于0.055%,优质钢要求小于0.040%。

在钢中加入0.08-0.20%的硫,可以改善切削加工性,通常称易切削钢。

6、铬(Cr):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。

钢的五大元素

钢的五大元素引言钢是一种重要的金属材料,广泛应用于建筑、交通、机械制造等领域。

它具有优异的力学性能和耐腐蚀性,被誉为现代工业文明的基石之一。

钢的组成主要包括铁和碳,但除此之外,还存在着其他几个重要的元素对钢材的性能产生着深远影响。

这些元素被称为钢的五大元素,分别是碳、硅、锰、磷和硫。

本文将详细介绍每个元素在钢中的作用及其对钢材性能的影响。

1. 碳(C)碳是构成钢材最重要的元素之一,它可以通过控制含碳量来调节钢材的硬度和强度。

在低碳钢中,碳含量通常在0.05%以下;而高碳钢中,碳含量可以达到0.6%以上。

•硬度:增加碳含量可以提高钢材的硬度。

这是因为碳原子可以在晶格中形成固溶体,并增加晶格间距离,使得晶体结构更加紧密,从而增加了钢材的硬度。

•强度:碳的存在可以增加钢材的强度。

碳原子可以与铁原子形成固溶体,并生成强化相,如Fe3C(渗碳体),从而增加钢材的强度。

•韧性:适量的碳含量可以提高钢材的韧性。

过高或过低的碳含量都会降低钢材的韧性。

2. 硅(Si)硅是一种常见的合金元素,在钢中起到多种作用。

•脱氧剂:硅可以作为脱氧剂,与氧反应生成SiO2,有效地除去钢中的氧化物。

这有助于提高钢材的纯净度和耐蚀性。

•弥散剂:硅能够与其他合金元素形成固溶体,改善晶界结构,提高钢材的强度和韧性。

•抑制晶粒长大:适量添加硅可以抑制晶粒长大,细化晶粒尺寸,从而提高钢材在高温下的力学性能。

3. 锰(Mn)锰是一种重要的合金元素,在钢中起到多种作用。

•强化剂:锰能够与铁形成固溶体,并生成强化相,如MnS(硫化锰)和Mn3N (氮化锰),从而提高钢材的强度和硬度。

•脱氧剂:锰可以作为脱氧剂,与氧反应生成MnO,有效地除去钢中的氧化物。

这有助于提高钢材的纯净度和耐蚀性。

•抑制晶粒长大:适量添加锰可以抑制晶粒长大,细化晶粒尺寸,从而提高钢材在高温下的力学性能。

4. 磷(P)磷是一种常见的合金元素,在钢中起到多种作用。

•强化剂:适量添加磷可以提高钢材的强度和硬度。

钢中各种元素的作用

钢中各种元素的作用1、碳(C):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,当碳量0.23%超过时,钢的焊接性能变坏,因此用于焊接的低合金结构钢,含碳量一般不超过0.20%。

碳量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力,在露天料场的高碳钢就易锈蚀;此外,碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性。

2、硅(Si):在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂,所以镇静钢含有0.15-0.30%的硅。

如果钢中含硅量超过0.50-0.60%,硅就算合金元素。

硅能显著提高钢的弹性极限,屈服点和抗拉强度,故广泛用于作弹簧钢。

在调质结构钢中加入1.0-1.2%的硅,强度可提高15-20%。

硅和钼、钨、铬等结合,有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用,可制造耐热钢。

含硅1-4%的低碳钢,具有极高的导磁率,用于电器工业做矽钢片。

硅量增加,会降低钢的焊接性能。

3、锰(Mn):在炼钢过程中,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,如16Mn钢比A3屈服点高40%。

含锰11-14%的钢有极高的耐磨性,用于挖土机铲斗,球磨机衬板等。

锰量增高,减弱钢的抗腐蚀能力,降低焊接性能。

4、磷(P):在一般情况下,磷是钢中有害元素,增加钢的冷脆性,使焊接性能变坏,降低塑性,使冷弯性能变坏。

因此通常要求钢中含磷量小于0.045%,优质钢要求更低些。

5、硫(S):硫在通常情况下也是有害元素。

使钢产生热脆性,降低钢的延展性和韧性,在锻造和轧制时造成裂纹。

硫对焊接性能也不利,降低耐腐蚀性。

所以通常要求硫含量小于0.055%,优质钢要求小于0.040%。

在钢中加入0.08-0.20%的硫,可以改善切削加工性,通常称易切削钢。

6、铬(Cr):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。

各种化学元素在钢中的作用

各种化学元素在钢中的作用钢是一种由铁、碳和其他合金元素组成的合金材料。

不同的化学元素可以通过合金技术添加到钢中,以改善其性能、增强其力学性能和耐腐蚀性能。

以下是一些常见的化学元素在钢中的作用。

1.碳(C):碳是钢中最重要的合金元素之一,它可以提高钢的硬度和强度。

添加适量的碳可以增强钢材的硬度,但过量的碳会使钢变脆。

碳浓度低于0.2%的钢称为低碳钢,而碳浓度高于0.5%的钢称为高碳钢。

2.硅(Si):硅可以提高钢的抗腐蚀性和耐热性能。

它还可以减少钢的热脆性,提高钢的塑性和可焊性。

3.锰(Mn):锰可以提高钢的强度和硬度。

它还可以改善钢的可塑性、耐热性和耐磨性。

锰还可以降低钢的热脆性,提高钢的焊接性能。

4.硫(S):硫是钢中的一种杂质元素,它容易形成硫化物。

过高的硫含量会降低钢的可塑性和韧性,使其更容易开裂。

因此,通常需要保持钢中的硫含量低于0.05%。

5.磷(P):磷是另一种钢中常见的杂质元素。

过高的磷含量会降低钢的韧性和韧性。

因此,钢中的磷含量通常需要控制在很低的水平。

6.铬(Cr):铬可以提高钢的耐腐蚀性能。

铬与钢中的氧气发生反应,形成一层致密的氧化铬膜,防止进一步的氧化和腐蚀。

二十世纪初使用铬合金的主要用途是防止钢的腐蚀。

7.镍(Ni):镍可以提高钢的强度、韧性和耐腐蚀性。

镍合金可以防止钢材的氧化和腐蚀,并使钢材更耐高温。

8.钼(Mo):钼可以提高钢的强度和硬度。

它还可以提高钢的耐高温性能和耐腐蚀性能。

钼合金被广泛用于制造高温和腐蚀性环境下的零件。

9.铌(Nb)、钛(Ti)、钒(V)等微量元素:这些元素可以用来细化钢的晶粒并提高钢的强度。

它们还可以改善钢的耐热性能和切削性能。

总之,钢中的化学元素可以通过调节合金配方的方式对钢的性能进行调控。

通过合理添加不同的化学元素,可以改善钢的硬度、强度、韧性、耐蚀性、耐高温性能和切削性能,以满足不同领域的需求。

各种化学元素在钢中的作用

各种化学元素在钢中的作用钢是一种非常重要的材料,它由碳和其他一些添加元素组成。

这些添加元素对钢的性能和特性有重要的影响,决定了钢的硬度、强度、塑性、耐蚀性等。

下面将介绍一些常见的化学元素在钢中的作用。

1.碳(C):碳是钢中最主要的添加元素之一,它对钢的硬度和强度起到关键作用。

当碳含量增加时,钢的硬度和强度也会增加,但其塑性和韧性会降低。

通常情况下,碳含量在0.2%至2.1%之间的钢属于碳钢。

超过这个范围的钢会变得脆化。

2.硅(Si):硅是一种常见的钢中添加元素。

它可以提高钢的强度和硬度,并提高抗腐蚀性能。

此外,硅还可以减少钢的收缩和氧化。

3.锰(Mn):锰主要用于提高钢的韧性、强度和耐磨性。

当锰含量在0.25%至1.5%之间时,钢的韧性和强度会显著提高。

锰还可以去除氧化铁和硫,并提高钢的可焊性。

4.磷(P):磷是一种常见的杂质元素,当磷含量超过钢中的标准限制时,会导致钢的脆性增加。

因此,在生产钢时需要控制磷含量。

5.硫(S):硫是另一种常见的杂质元素,当硫含量高于标准限制时,会降低钢的延展性、可塑性和冷加工性能。

因此,控制硫含量对于生产高质量的钢非常重要。

6.铬(Cr):铬是一种耐腐蚀的元素,通常用于不锈钢的制作中。

它可以提高钢的抗氧化能力,并提高钢的耐腐蚀性能。

7.镍(Ni):镍可以提高钢的强度和韧性,同时也提高了钢的耐腐蚀性。

镍主要用于制造高强度、高韧性和耐腐蚀的钢。

8.钼(Mo):钼被广泛用于合金钢中,可以提高钢的强度、硬度和耐腐蚀性。

钼还可以提高钢在高温下的性能,因此在制造高温工作条件下使用的钢中经常添加钼。

9.单质氮(N):氮主要用于制造高强度的钢。

氮可以通过固溶于钢中来增强钢的强度。

特别是在不锈钢制造中,氮的添加可以显著提高钢的抗腐蚀性能。

以上只是一些常见的化学元素在钢中的作用的简介,实际上,制造工程师和冶金师会根据具体的使用需求和所需的性能,精确调配合金组分来满足特定应用的要求。

不同的合金组分可以产生不同属性的钢,因此,研究和了解这些元素的作用对于优化钢的性能非常重要。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

合金钢中各种元素的作用及其作用原理
(1)碳
碳是影响铸钢强度、硬度、韧性及淬透性、耐磨性的至关重要的元素。

碳量过高,热处理后形成的高碳马氏体硬度高,但韧性低,且热处理时易形成裂纹;碳量过低,硬度低,耐磨性不佳。

低温回火的0.2.0.5%C低合金钢中,拉伸强度与C的重量百分含量保持线性关系o。

(MPa)=2940×C+820这些C在M体中引起间隙固溶强化而达到超高强度,低温回火时,从M体中共格沉淀出Fe碳化物,但并未引致高强度的再升高。

增加C量几乎伤害强度以外的所有性能,所以在保证强度前提下应尽可能降低其含量。

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,当碳量0.23%超过时,钢的焊接性能变坏,因此用于焊接的低合金结构钢,含碳量一般不超过0.20%。

碳量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力,在露天料场的高碳钢就易锈蚀;此外,碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性。

(2)硅
硅在低合金高强度钢中显示出突出重要的作用。

硅在钢中不形成碳化物,而是以固溶体的形态存在于铁素体或奥氏体中。

它提高钢中固溶体的强度,其冷Dn-r变形硬化率的作用极强,仅次于磷,但同时也在一定程度上降低钢的韧性和塑性。

硅的含量若超过%,将显著降低钢的塑性、韧性和延展性。

硅能显著提高钢的弹性极限、屈服极限和屈强比。

硅能提高钢的退火、正火和淬火温度,降低碳在铁素体中的扩散速度,增Dn$11的回火稳定性。

硅还会恶化焊接性。

在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂,所以镇静钢含有0.15-0.30%的硅。

如果钢中含硅量超过0.50-0.60%,硅就算合金元素。

硅能显著提高钢的弹性极限,屈服点和抗拉强度,故广泛用于作弹簧钢。

在调质结构钢中加入1.0-1.2%的硅,强度可提高15-20%。

硅和钼、钨、铬等结合,有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用,可制造耐热钢。

含硅1-4%的低碳钢,具有极高的导磁率,用于电器工业做矽钢片。

硅量增加,会降低钢的焊接性能。

(3)锰
锰是好的脱氧剂和脱硫剂。

显著提高淬透性。

锰对钢的硬度和冲击韧度影响很大,硬度随锰含量的提高而上升,冲击韧度则随之下降。

锰和铁形成固溶体,提高钢中铁素体和奥氏体的硬度和强度;同时又是碳化物形成元素,进入渗碳体中取代一部分铁原子,锰在钢中由于降低临界转变温度,起到细化珠光体作用,也间接地起到提高珠光体钢强度的作用。

锰还能显著降低钢的心l温度和奥氏体分解速度。

但是作为合金元素锰也有它不利的一面。

锰含量较高时,有使钢晶粒粗化的倾向,并增加钢的回火脆性敏感性。

冶炼浇铸和锻轧后冷却不当时,容易使钢产生白点。

在炼钢过程中,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,如16Mn钢比A3屈服点高40%。

含锰11-14%的钢有极高的耐磨性,用于挖土机铲斗,球磨机衬板等。

锰量增高,减弱钢的抗腐蚀能力,降低焊接性能。

(4)铬
铬是耐磨材料的基本元素这一,主要作用是提高钢的淬透性,同时固溶强化基体,细化组织,显著改善钢的抗氧化作用,增加其抗腐蚀的能力,铬和铁形成连续固溶体,与碳形成多种化合物,铬的复杂碳化物(Cr,Fe)7C3对于钢的性能有显著的影响,特别是提高耐磨性,Cr与F e形成金属间化合物6相(FeCr)。

铬能显著增加钢的淬透性,但亦有增加钢的回火脆性的倾向。

铬提高钢的回火脆性,降低钢的马氏体点Ms。

提高强度和硬度。

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。

(5)镍
镍和碳不形成碳化物,它是形成和稳定奥氏体的主要合金元素。

在这方面的作用仅次于碳和氮。

镍与铁以互溶的形式存在于钢中的O【相和丫相中,使之强化,并通过细化a相中的晶粒,改善钢的低温性能,特别是韧性。

镍由于降低临界转变温度和降低钢中各元素的扩散速度,提高钢的淬透性。

镍在高含量时可显著改善钢和合金的一些物理性能。

镍在提高钢强度的同时,对钢的韧性、塑性能及其它工艺性能的损害较其它合金元素影响小。

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。

(6)钼
钼能显著提高钢的淬透性,其作用强于铬而次于锰。

提高钢的硬度和强度,冲击韧度在中等含量时取得最大值。

钼是中强碳化物形成元素,在钢中主要以碳化物的形式存在,弥散地分布在基体中强化基体,提高钢的硬度。

但是,随着钼含量的提高,钼碳化物的数量增多,分布在晶界处的碳化物对基体的割裂作用加强,导致钢的韧性下降。

钼在钢中还能够有效细化铸态组织,提高断面的均匀性;稳定提高回火稳定性,在相变过程中能减缓马氏体板状基体晶界碳化物的析出,从而改善钢的冲击韧度,提高综合性能。

与镍的添加相同,在其中一组成分中添加。

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。

相关文档
最新文档