碳钢中各个元素的作用
碳素钢的定义及钢中五元素

1、碳素钢的定义及钢中五元素含碳2%以下的铁碳合金称为钢。
碳素钢中的五元素是指化学成份中的主要组成物,即 C、Si、Mn、S、P(碳、硅、锰、硫、磷)。
其次是在炼钢过程中不可避免地会混入气体,含O、H、N(氧、氢、氮)。
此外,用铝—硅脱氧镇静工艺中,必然在钢水中含有 Al,当Als(酸溶铝)≥0。
020%时,还有细化晶粒的作用。
2、钢铁是怎样炼成的?炼钢的主要任务是按所炼钢种的质量要求,调整钢中碳和合金元素含量到规定范围之内,并使P、S、H、O、N等杂质的含量降至允许限量之下。
炼钢过程实质上是一个氧化过程,炉料中过剩的碳被氧化,燃烧成CO气体逸出,其它Si、P、Mn 等氧化后进入炉渣中。
S部份进入炼渣中,部份则生成SO2排出。
当钢水成份和温度达到工艺要求后,即可出钢。
为了除去钢中过剩的氧及调整化学成份,可以添加脱氧剂和铁合金或合金元素。
3、转炉炼钢简介从鱼雷车运来的铁水经过脱硫、挡渣等处理后即可倒入转炉中作为主要炉料,另加10% 以下的废钢。
然后,向转炉内吹氧燃烧,铁水中的过量碳被氧化并放出大量热量,当探头测得达到预定的低碳含量时,即停止吹氧并出钢。
一般在钢包中需进行脱氧及调整成份操作;然后在钢液表面抛上碳化稻壳防止钢水被氧化,即可送往连铸或模铸工区。
对要求高的钢种可增加底吹氩、RH真空处理、喷粉处理(喷SI—CA粉及变性石灰)可以有效降低钢中的气体与夹杂,并有进一步降碳及降硫的作用。
在这些炉外精炼措施后还可以最终微调成份,满足优质钢材的需求。
4、初轧模铸钢锭采取热装、热送新工艺,进入均热炉加热,然后通过初轧机及钢坯连轧机轧成板坯、管坯、小方坯等初轧产品,经过切头、切尾、表面清理,(火焰清理、打磨)高品质产品则还需对初轧坯进行扒皮和探伤,检验合格后入库。
目前初轧厂的产品有初轧板坯、轧制方坯、氧气瓶用钢坯、齿轮用圆管坯、铁路车辆用车轴坯及塑模用钢等。
初轧板坯主要供应热轧厂作为原料;轧制方坯除部份外供,主要送往高速线材轧机作原料。
碳钢中五大元素作用

碳钢中五大元素作用碳钢的五大元素:碳(C),硅(Si),锰(Mn),磷(P),硫(S)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,当碳量超过0.23%,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。
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。
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。
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。
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。
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。
合金元素在钢中的作用

合金元素在钢中的作用合金元素是指在钢中加入的其他金属或非金属元素,它们与铁元素和碳元素相互作用,从而改变钢的性能和性质。
合金元素的添加可以提高钢的强度、硬度、耐磨性、耐腐蚀性等,使钢具有更优异的性能,满足不同的使用要求。
以下是合金元素在钢中的一些常见作用:1.碳(C):是钢中最主要的合金元素之一,加入合适的碳量可以提高钢的硬度和强度。
碳元素可以通过固溶强化的方式使钢的晶粒细化,从而提高钢的强度和硬度。
但是过高的碳含量会降低钢的塑性和耐热性。
2.硅(Si):是一种强化和脱氧元素,常用于高碳钢和合金钢中。
硅可以增加钢的强度、硬度和耐磨性,促使钢的晶粒细化。
同时,硅还可以与氧结合,形成氧化物,从而脱除钢中的氧气。
3.锰(Mn):是一种强化元素,常用于普通碳钢和低合金钢中。
与铁和碳相结合,形成硬化相,提高钢的硬度和强度。
锰还可以提高钢的韧性和抗冲击性,减少钢的冷脆性。
4.磷(P):是一种脆化元素,过量磷会降低钢的塑性和韧性。
但适量的磷可以起到强化钢的作用,提高钢的硬度和强度。
5.硫(S):是一种脆化元素,过量的硫会降低钢的韧性。
然而,适量的硫可以改善钢的切削加工性能,提高切削刃的寿命。
6.铬(Cr):是一种耐腐蚀元素,主要用于不锈钢和耐热钢中。
铬与钢中的铁形成铬化铁,并形成致密的氧化铬膜,从而防止氧气和水的侵蚀,提高钢的耐腐蚀性。
7.镍(Ni):是一种耐腐蚀和耐热元素,常用于不锈钢和耐热钢中。
镍可以改善钢的塑性、韧性和韧齿性,提高钢的耐腐蚀性和耐热性。
8.钼(Mo):是一种强化元素,用于合金钢和高速钢中。
钼可以提高钢的强度、硬度和耐磨性,同时还能提高钢的耐热性和抗腐蚀性。
9.钒(V):是一种强化元素,广泛应用于合金钢和高速钢中。
钒可以提高钢的强度、硬度和耐磨性,同时还能提高钢的耐高温性能。
10.铌(Nb):是一种强化和固溶强化元素,常用于低合金钢和高强度钢中。
铌可以提高钢的强度和硬度,还能改善钢的焊接性能和耐腐蚀性。
锰在碳钢中的作用

锰在碳钢中的作用
锰是一种常见的合金元素,它广泛应用于钢铁工业中,特别是在碳钢中。
锰的主要作用是提高钢的强度、硬度和耐磨性,并改善钢的热处理性能。
以下将详细介绍锰在碳钢中的作用。
一、提高钢的强度
在钢中添加适量的锰可以大大提高其抗拉强度。
锰与碳在钢中形成合金时,会产生强化效应,从而使钢材的硬度和强度得到明显提高。
实验表明,在含碳量为0.45%、锰含量为1%的钢材中,其抗拉强度比不含锰的碳钢提高了30%左右。
二、提高钢的硬度和耐磨性
添加锰可以显著提高钢的硬度和耐磨性。
锰与碳在钢中形成的合金可以提高钢材的硬度和耐磨性,从而使钢材更加耐用。
锰合金具有良好的抗磨损性能,使用锰制成的轧辊、锤头、钳口等工具寿命比一般钢具长数倍以上。
三、改善钢的热处理性能
将锰加入钢中可以改善钢的热处理性能。
锰可以与钢中的硫化物结合,使钢中的杂质得到除去,从而形成更加纯净的钢材。
这样制成的钢材在热处理过程中不易出现裂纹,同时也具有更好的可焊性和加工性。
四、防止钢材脆性
锰可以防止钢材脆性。
在含碳钢中,锰能够防止钢材因缺乏锰元素而出现的脆性。
锰可以促进钢材中的晶粒细化,从而有效地防止钢材脆性的发生。
此外,锰还可以降低钢材的磁性,从而提高钢铁的磁化电流和磁感应强度。
钢材中各元素作用

简单地说:钢就是铁和碳的合金。
其它成分是为了使钢材性能有所区别。
以下以字母顺序列出重要的钢材,他们包含以下成分: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0.5%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,所有钢材都会生锈的。
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420VA含有大量的钒。
而BG-42与ATS-34最大的不同就是前者含有钒。
钢材的质量及性能是根据需要而确定的,不同的需要,要有不同的元素含量.(1)碳;含碳量越高,刚的硬度就越高,但是它的可塑性和韧性就越差.(2)硫;是钢中的有害杂物,含硫较高的钢在高温进行压力加工时,容易脆裂,通常叫作热脆性.(3)磷;能使钢的可塑性及韧性明显下降,特别的在低温下更为严重,这种现象叫作冷脆性.在优质钢中,硫和磷要严格控制.但从另方面看,在低碳钢中含有较高的硫和磷,能使其切削易断,对改善钢的可切削性是有利的.(4)锰;能提高钢的强度,能消弱和消除硫的不良影响,并能提高钢的淬透性,含锰量很高的高合金钢(高锰钢)具有良好的耐磨性和其它的物理性能.(5)硅;它可以提高钢的硬度,但是可塑性和韧性下降,电工用的钢中含有一定量的硅,能改善软磁性能.(6)钨;能提高钢的红硬性和热强性,并能提高钢的耐磨性.(7)铬;能提高钢的淬透性和耐磨性,能改善钢的抗腐蚀能力和抗氧化作用.(8)钒;能细化钢的晶粒组织,提高钢的强度,韧性和耐磨性.当它在高温熔入奥氏体时,可增加钢的淬透性;反之,当它在碳化物形态存在时,就会降低它的淬透性.(9)钼;可明显的提高钢的淬透性和热强性,防止回火脆性,提高剩磁和娇顽力.(10)钛;能细化钢的晶粒组织,从而提高钢的强度和韧性.在不锈钢中,钛能消除或减轻钢的晶间腐蚀现象.(11)镍;能提高钢的强度和韧性,提高淬透性.含量高时,可显著改变钢和合金的一些物理性能,提高钢的抗腐蚀能力.(12)硼;当钢中含有微量的(0.001-0.005%)硼时,钢的淬透性可以成倍的提高.(13)铝;能细化钢的晶粒组织,阻抑低碳钢的时效.提高钢在低温下的韧性,还能提高钢的抗氧化性,提高钢的耐磨性和疲劳强度等.(14)铜;它的突出作用是改善普通低合金钢的抗大气腐蚀性能,特别是和磷配合使用时更为明显.。
碳素钢

20、
冷冲压件、 焊接件和 标准件、 渗碳件等 零件。
45、
调质件:机 床齿轮、机 床主轴、曲 轴、连杆等 重要零件。
65
弹性件和 耐磨件: 小尺寸弹 簧、低速 车轮等
用途
较重要的零件,如齿轮、轴、连杆、弹簧等。
热处理:
渗碳、淬火、回火等。
汽车曲轴
08-25钢含碳量低,强度、硬度较低,塑性、韧性及 焊接性良好,主要用于制造冲压件,焊接结构件及 强度要求不高的机械零件
弹簧垫圈
小轴
30~55属于调质钢,经过调质处理后具有良好的综 合力学性能,主要用于制造受力较大的机械零件。
万向连轴器
曲轴
60钢以上的属于弹簧钢,经过热处理后可以获得较 高的弹性极限,主要用于制造弹性零件。
汽车板簧
螺旋弹簧
3.碳素工具钢 牌号 —— 如 T12A 钢,含C量为 12 / 1000 = 1.2 % ,
s ,MPa
≥ 175 205 245 315 335 355 375 400 420
(摘自GB/T699-1999)
65Mn ——Βιβλιοθήκη 表示Wc为0.65%、含 锰量较高(WMn=0.9~1.2%)的优质
碳素结构钢。
08F
质碳素结构钢,属沸腾钢。
———表示Wc为0.08%的优
应
用
08F、
冷冲压件, 如汽车和 仪表外壳、 容器、罩 子等。
0.045 0.045
0.045 0.045 0.040 0.035 0.045 0.045
F,b,Z F,b,Z
F,b,Z F,b,Z Z TZ Z Z
Q255 Q275
A/ B -
Q×××AF 屈服强 脱氧 半镇静钢b 度字母 方法 镇静钢Z 屈服强度值 特殊镇静钢TZ (MPa ) 质量等级:A、B、C、D
碳钢的基础知识大全

碳钢的基础知识大全碳钢:把含碳量小于2.11%而不含有特意加入合金元素的钢称为碳素钢,简称碳钢。
常存元素对钢性能的影响碳钢中除铁和碳两个主要元素外,炼钢原料总是存在一定的杂质,而且在冶炼过程还会带入一些杂质,如Si、Mn、P、S、非金属夹杂物及氧、氮、氢等气体。
它们对钢的性能和质量有一定的影响。
(1)锰(Mn)。
锰主要来自炼钢脱氧剂。
脱氧后残留在钢中的锰可溶于铁素体和渗碳体中,使钢的强度和硬度提高。
此外,锰还与硫形成MnS,从而减轻硫对钢的有害作用。
所以锰是钢中的有益元素,其含量一般为0.25%~0.80%。
(2)硅(Si)。
硅是炼钢后期,以硅铁脱氧剂进行脱氧反应后残留在钢中的元素。
硅能溶于铁素体,对钢有一定的强化作用,所以硅是钢中的有益元素。
但由于含量少,故其强化作用不大,一般应控制在0.17%~0.37%之内。
(3)硫(S)。
硫是由生铁及燃料带入钢中的有害元素。
它在钢中与铁生成化合物FeS,FeS与铁形成共晶体(Fe+FeS),熔点低(985℃)。
当钢材加热到1000~1200℃进行轧制或锻造时,沿晶界分布的共晶体已经熔化,各晶粒间连接被破坏,导致钢材开裂,这种现象称为热脆性。
因此,硫是钢中的有害元素,其含量不得超过0.05%。
(4)磷(P)。
磷是由生铁带入钢中的有害元素。
磷部分溶解在铁素体中形成固溶体,部分在结晶时形成脆性很大的化合物Fe3P,使钢在低温下(一般为100℃以下)的塑性和韧性急剧下降,这种现象称为冷脆性。
钢中含磷量达到0.10%时,冷脆性就很严重了。
因此,磷是钢中的有害元素,一般钢中含磷量限制在0.04%以下。
(5)非金属夹杂物。
钢中的非金属夹杂物有氧化物、硫化物和硅酸盐等。
这些夹杂物是炼钢反应产生而未能完全排除,或是从炉渣、炉体、铸锭设备等耐火材料中带入的。
非金属夹杂物降低钢的强度、塑性,因而夹杂物越少,钢的质量越好。
碳钢的分类(1)按冶炼方法及设备分:a.平炉钢 b.转炉钢 c.电炉钢(2)按冶炼浇注时脱氧剂与脱氧程度分a.沸腾钢:在冶炼末期和浇注前用锰铁和少量铝作脱氧剂进行轻微脱氧,使大量的氧留在钢液中;在浇入锭模后,钢中的氧与碳反应,产生大量CO气泡而引起钢液表面剧烈沸腾,故称为沸腾钢。
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碳素钢中各个元素的作用二次硬化作用。
可提高高碳钢的硬度和耐磨性而不使钢变脆;含量超过12%时。
使钢有良好的高温抗氧化性和耐氧化性介质腐蚀的作用。
还增加钢的热强性,铬为不锈耐酸钢及耐热钢的主要合金元素。
铬能提高碳素钢轧制状态的强度和硬度。
降低伸长率和断面收缩率。
当铬含量超过15%时,强度和硬度将下降,伸长率和断面收缩率则相应地有所提高。
含铬钢的零件经研磨容易获得较高的表面加工质量。
铬在调质结构钢中的主要作用是提高淬透性。
使钢经淬火回火后具有较好的综合力学性能,在渗碳钢中还可以形成含铬的碳化物,从而提高材料表面的耐磨性。
含铬的弹簧钢在热处理时不易脱碳。
铬能提高工具钢的耐磨性、硬度和红硬性。
有良好的回火稳定性。
在电热合金中,铬能提高合金的抗氧化性、电阻和强度。
(1) 对钢的显做组织及热处理的作用A、铬与铁形成连续固溶体,缩小奥氏体相区城。
铬与碳形成多种碳化物,与碳的亲和力大于铁和锰而低于钨、钼等.铬与铁可形成金属间化合物σ相(FeCr)B、铬使珠光体中碳的浓度及奥氏体中碳的极限溶解度减少C、减缓奥氏体的分解速度,显著提高钢的淬透性.但亦增加钢的回火脆性倾向(2)对钢的力学性能的作用A、提高钢的强度和硬度.时加入其他合金元素时,效果较显著B、显著提高钢的脆性转变温度C、在含铬量高的Fe-Cr合金中,若有σ相析出,冲击韧性急剧下降(3)对钢的物理、化学及工艺性能的作用A、提高钢的耐磨性,经研磨,易获得较高的表面光洁度B、降低钢的电导率,降低电阻温度系数C、提高钢的矫顽力和剩余磁感.广泛用于制造永磁钢D、铬促使钢的表面形成钝化膜,当有一定含量的铭时,显著提高钢的耐腐蚀性能(特别是硝酸)。
若有铬的碳化物析出时,使钢的耐腐蚀性能下降E、提高钢的抗氧化性能F、铬钢中易形成树枝状偏析,降低钢的塑性G、由于铬使钢的热导率下降,热加工时要缓慢升温,锻、轧后要缓冷(4)在钢中的应用A、合金结构钢中主要利用铬提高淬透性,并可在渗碳表面形成含铬碳化物以提高耐磨性B、弹簧钢中利用铬和共他合金元素一起提供的综合性能C、轴承钢中主要利用铬的特殊碳化物对耐磨性的贡献及研磨后表面光沽度高的优点D、工具钢和高速钢中主要利用铬提高耐磨性的作用,并具有一定的回火稳定性和韧性E、不锈钢、耐热钢中铬常与锰、氮、镍等联合便用,当需形成奥氏体钢时,稳定铁素体的铬与稳定奥氏体的锰、镍之间须有一定比例,如Cr18Ni9等F、我国铬资源较少.应尽量节省铬的使用2、钼(Mo)钼在钢中能提高淬透性和热强性。
防止回火脆性,增加剩磁和矫顽力以及在某些介质中的抗蚀性。
在调质钢中,钼能使较大断面的零件淬深、淬透,提高钢的抗回火性或回火稳定性,使零件可以在较高温度下回火,从而更有效地消除(或降低)残余应力,提高塑性。
在渗碳钢中钼除具有上述作用外,还能在渗碳层中降低碳化物在晶界上形成连续网状的倾向,减少渗碳层中残留奥氏体,相对地增加了表面层的耐磨性。
在锻模钢中,钼还能保持钢有比较稳定的硬度,增加对变形、开裂和磨损等的抗力。
在不锈耐酸钢中,钼能进一步提高对有抗酸(如蚁酸、醋酸、草酸等)以及过氧化氢、硫酸,亚硫酸、硫酸盐、酸性染料、漂白粉液等的抗蚀性。
特别是由于钼的加入,防止了氯离子存在所产生的点腐蚀倾向。
含1%左右钼的W12Cr4V4Mo高速钢具有高的耐磨性、回火硬度和红硬性等。
(1)对钢的显做组织及热处理的作用A、钼在钢中可固溶于铁素体、奥氏体和碳化物中,它是缩小奥氏体相区的元素B、当钢含量较低时,与铁、碳形成复合的渗碳体;含量较高时可形成钢的特殊碳化物C、钼提高钢的淬透性,其作用较铬强.而稍逊于锰D、钼提高钢的回火稳定性,作为单一合金元素存在时,增加钢的回火脆性;与铬、锰等并存时,钼又降低或抑止因其他元素所导致的回火脆性(2)对钢的力学性能的作用A、钼对铁素体有固溶强化作用.同时也提高碳化物的稳定性.从而提高钢的强度B、钼对改善钢的延展性和韧性以及耐磨性起到有利作用C、由于钼使形变强化后的软化和恢复温度以及再结晶温度提高,并强烈提高铁素体的蠕变抗力,有效抑制渗碳体在450-600℃下的聚集.促进特殊碳化物的析出,因而成为提高钢的热强性的最有效的合金元素(3)对钢的物理、化学及工艺性能的作用A、在含碳1.5%的磁钢中,2%-3%的钢提高剩余磁感和矫顽力B、在还原性酸及强氧化性盐溶液中都能使钢表面钝化.因此钼可以普遍提高钢的抗蚀性能,防止钢在氯化物溶液中的点蚀C、钼含量较高(>3%)时使钢的抗氧化性恶化D、含钼不超过8%的钢仍可以锻、轧,但含量较高时,钢对热加工的变形抗力增高(4)在钢中的应用A、在调质和渗碳结构钢、弹簧钢、轴承钢、工具钢、不锈耐酸钢、耐热钢、磁钢中都得到了广泛应用B、铬钼钢在许多情况下可代替铬镍钢来制造重要的部件C、我国富产钼,但在世界范围内的储量并不丰富。
含钼钢在我国应适当发展,但钼是重要战略物资,应注意合理和节约使用3、硅(Si)硅能溶于铁素体和奥氏体中提高钢的硬度和强度,其作用仅次于磷,较锰、镍、铬、钨、钼和钒等元素强。
但含硅超过3%时,将显著降低钢的塑性和韧性。
硅能提高钢的弹性极限、屈服强度和屈服比(σs/σb),以及疲劳强度和疲劳比(σ-1/σb)等,这是硅或硅锰钢可作为弹簧钢种的缘故。
硅能降低钢的密度、热导率和电导率。
能促使铁素体晶粒粗化。
降低矫顽力。
有减小晶体的各向异性倾向,使磁化容易,磁阻减小,可用来生产电工用钢,所以硅钢片的磁滞损耗较低,硅能提高铁素体的磁导率,使硅钢片在较弱磁场下有较高的磁感强度。
但在强磁场下,硅降低钢的磁感强度。
硅因有强的脱氧力,从而减小了铁的磁时效作用。
含硅的钢在氧化气氛中加热时,表面将形成一层SiO2薄膜,从而提高钢在高温时的抗氧化性。
硅能促使铸钢中的柱状晶成长,降低塑性。
硅钢若加热或冷却较快,由于热导率低,钢的内部和外部温差较大,因而易裂。
硅能降低钢的焊接性能。
因为与氧的亲合力硅比铁强,在焊接时容易生成低熔点的硅酸盐,增加熔渣和熔化金属的流动性,引起喷溅现象,影响焊缝质量。
硅是良好的脱氧剂。
用铝脱氧时酌加一定量的硅,能显著提高铝的脱氧能力。
硅在钢中本来就有一定的残存,这是由于炼铁炼钢作为原料带入的。
在沸腾钢中,硅限制在<0.07% ,有意加入时,则在炼钢时加入硅铁合金。
(1)对钢的显做组织及热处理的作用A、作为钢中的合金元素,其含量一般不低于0.4 %。
以固溶体形态存在于铁素体或奥氏体中,缩小奥氏体相区B、提高退火、正火和淬火温度,在亚共析钢中提高淬透性C、硅不形成碳化物,有强烈的促进碳的石墨化的作用,在硅含量较高的中碳和高碳钢中,如不含有强碳化物形成元素,易在一定温度条件下发生石墨化D、在渗碳钢中,硅减小渗碳层厚度和碳的浓度E、硅对钢水有良好脱氧作用(2)对钢的力学性能的作用A、提高铁素体和奥氏体的硬度和强度,其作用较Mn、Ni 、Cr . W 、Mo、V 等更强;显著提高钢的弹性极限、屈服强度和屈强比(σs/σb).并提高应劳强度和疲劳比(σ-1/σb)B、硅含量超过3 %时显著降低钢的塑性和韧性;硅提高塑/脆转变温度C、硅易使钢中形成带状组织,使横向性能低于纵向性能D、改善钢的耐磨性能(3)对钢的物理、化学及工艺性能的作用A、降低钢的密度、热导率、电导率和电阻温度系数B、硅钢片的涡流损耗量显著低于纯铁,矫顽力、磁阻和磁滞损耗较低.磁导率和磁感强度较高。
但在强磁场中,硅降低磁感强度C、提高高温时钢的抗氧化性能,但硅含量高时,表面脱碳加剧D、硅含量超过2.5 %的钢,其变形加工较为困难E、硅降低钢的可焊性(4)在钢中的应用A、在普通低合金钢中提高强度,改善局部腐蚀抗力,在调质钢中提高淬透性和抗回火性,是多元合金结构钢中的主要合金组元之一B、硅含量为0.5 %-2.8 %的SiMn或SiMnB钢(碳含量0.5 %-0.7 %)广泛用于高载荷弹黄材料,同时加人W 、V 、Mo、Nb、Cr等强碳化物形成元素C、硅钢片为含硅1.O %-4.5 %的低碳和超低碳钢,用于电机和变压器D、在不锈钢和耐蚀钢中,与Mo 、W 、Cr 、Al、Ti、N 等配合,提高抗蚀和抗高温氧化能力E、硅含量较高的石墨钢用于冷作模具材料4、锰(Mn)锰是良好的脱氧剂和脱硫剂。
钢中一般都含有一定量的锰,它能消除或减弱由于硫所引起的钢的热脆性,从而改善钢的热加工性能。
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。
起到细化珠光体的作用。
也间接地起到提高珠光体钢强度的作用;锰稳定奥氏体组织的能力仅次于镍,也强烈增加钢的淬透性。
已用含量不超过2%的锰与其他元素配合制成多种合金钢。
锰具有资源丰富、效能多样的特点,获得了广泛的应用,如含锰较高的碳素结构钢、弹簧钢。
在高碳高锰耐磨钢中。
锰含量可达10%一14% ,经固溶处理后有良好的韧性,当受到冲击而变形时,表面层将因变形而强化,具有高的耐磨性。
锰与硫形成熔点较高的MnS。
可防止因FeS而导致的热脆现象。
锰有增加钢晶粒粗化的倾向和回火脆性敏感性。
若冶炼浇铸和锻轧后冷却不当,容易使钢产生白点。
(1)对钢的显做组织及热处理的作用A、锰是良好的脱氧剂和脱硫剂,工业用钢中一般均含有一定量的锰B、锰固溶于铁素体和奥氏体中.扩大奥氏体区,使临界温度A4点升高,A3点降低,(α+γ)区下移.当锰含量超过12%时,上临界点降至室温以下,使钢在室温时形成单一奥氏体组织。
在降低共析温度同时,使共析体中的碳含量减少C、锰强烈降低钢的Ar1和马氏体转变温度(其作用仅次于碳)和钢中相变的速度,提高钢的淬透性,增加残余奥氏体含量D、使钢的调质组织均匀、细化,避免了渗碳层中碳化物的聚集成块,但增大了钢的过热敏感性和回火脆性倾向E、锰是弱碳化物形成元素(2)对钢的力学性能的作用A、锰强化铁素体或奥氏体的作用不及碳,磷、硅,在增加强度的同时,对延展性无影响B、由于细化了珠光体,显著提高低碳和中碳珠光体钢的强度,使延展性有所降低C、通过提高淬透性而提高了调质处理索氏体钢的力学性能D、在严格控制热处理工艺、避免过热时的晶粒长大以及回火脆性的前提下,锰不会降低钢的韧性(3)对钢的物理、化学及工艺性能的作用A、随锰含量的增加,钢的热导率急剧下降,线胀系数上升,使快速加热或冷却时形成较大内应力,工件开裂倾向增大B、使钢的电导率急剧降低,电阻率相应增大,电阻温度系数下降C、使矫顽力增大,饱和磁感、剩余磁感和磁导率均下降,因而锰对永磁合金有利,对软磁合金有害D、锰含量很高时,钢的抗氧化性能下降E、使钢中的硫形成较高熔点的MnS,避免了晶界上的FeS薄膜,消除钢的热脆性,改善热加工性能F、高锰奥氏体钢的变形阻力较大,且钢锭中柱状结晶明显,锻轧时较易开裂G、由于提高了淬透性和降低了马氏体转变温度,对焊接性能有不利影响。