各种金属元素对钢材性能的影响
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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。
( a )碳;含碳量越高,刚的就越高,但是它的和韧性就越差.( b )硫;是钢中的有害杂物,含硫较高的钢在高温进行时,容易脆裂,通常叫作热脆性.( c )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.( d )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,含锰量很高的(高锰钢)具有良好的和其它的.( e)硅;它可以提高钢的硬度,但是可塑性和韧性下降,用的钢中含有一定量的硅,能改善性能.( f)钨;能提高钢的红硬性和热强性,并能提高钢的耐磨性.冷镦钢成型用钢,冷镦是在室温下采用一次或多次冲击加载,广泛用于生产螺钉,销钉,螺母等标准件.冷镦工艺可节省原料,降成本,而且通过冷作硬化提高工作的抗拉强度,改善性能,冷镦用钢必须其有良好的冷顶锻性能,钢中S和P等杂质含量减少,对钢材的表面质量要求严格,经常采用优质碳钢,若钢的含碳钢大于0.25%,应进行球化退火热处理,以改善钢的冷镦性能.力学性能要求1.屈服强度σs及变形抗力尺可能的小,这样可使单位变形力相应减小,以延长模具寿命。
2.钢材的冷变形性能要好,即材料应有较好的塑性,较低的硬度,能在较大的变形程度下不致引起产品开裂。
3.钢材的加工硬化敏感性尽可能的低,这样不致使冷镦变形过程中的变形力太大。
二、化学成份要求冷镦钢1.碳(C)碳是影响钢材冷塑性变形的最主要元素。
含碳量越高,钢的强度越高,而塑性越低。
实践证明,含碳量每提高0.1%,其屈服强度σs约提高27.4Mpa;抗拉强度σb提高58.8~78.4Mpa;而伸长率δ则降低4.3%,断面收缩率ψ降低7.3%。
由此可见,钢中含碳量对于钢材的冷塑性变形性能的影响是很大的。
在生产实际中,冷镦,冷挤用钢的含碳量大于0.25%时,要求钢材在拉拔前要进行球化退火。
18种金属元素对钢性能的影响1、Al(1)Al当钢中其含量小于3~5%时,是一有益的元素。
其作用是:高的抗氧化性和电阻。
①作为强烈脱氧剂加进的Al,可生成高度细碎的、超显微的氧化物,分散于钢体积中。
因而可阻止钢加热时的晶粒长大(含Al<10%,在加热<1200℃才有细化作用,否则其作用甚小)和改善钢的淬透性。
所以这些氧化物成为结晶的中心,而在钢冷却时又对A体分解起促进作用。
作为合金元素,有助于钢的氮化,因而可提高钢的热稳定性。
所以AlN 本身在加热时具有高稳定性,①与②都有利于减弱钢的过热倾向。
③可改善钢的抗氧化性,考虑②和③,④能提高钢的电阻,与Cr共同用于制造高电阻铬铝合金:如Cr13Al4、1Cr17Al5、1Cr25Al5。
Al使电阻增高的程度比Cr还高的多。
在Cr钢中加Al,会粗晶易脆,所以其量一般不超过5%,个别才有8~9%。
⑤对硅钢而言,Al可减少α铁心损失,降低磁感强度,与氧结合可减弱磁时效现象,但Al的氧化物会使磁性变坏。
Al(>0.5%)也会使硅钢变脆。
(2)Al的不良影响①促进钢的石墨化,减少合金相中的碳溶浓度,所以硬度、强度降低。
②加速脱碳当Al含量增加至3~5%时,8~9%将会大大地促进钢锭的柱状结晶过程。
因此而大大增加钢的机械热加工的困难,也使钢极易脱碳。
(其热加工之所以困难是因为该合金钢锭具有粗晶结构,且其晶体的解理极弱,所以导热性低,加热时容易出现大的温度差而锻裂,甚至钢锭的去皮加工都会使其晶界氧化而破坏。
此外,它在800℃以上的高温长时间停置也极易变脆。
一般合金钢中含Al量:合金结构钢:Al=0.4~1.1% (38CrAlA、38CrMoAlA、38CrWVAlA等) 耐热不起皮钢:Al=1.1~4.5% (Cr13SiAl、Cr24Al2Si、Cr17Al4Si等) 电热合金:Al=3.5~6.5% (Cr13Al4、1Cr17Al5、Cr8Al5、0Cr17Al5等)甚至Al=8% Cr7Al7:考虑电热合金受荷不大,虽有脆性,仍可使用。
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。
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。
常见元素对金属材料性能的影响金属材料是一类广泛应用于工程领域的材料,其性能和用途在很大程度上取决于其组成元素的种类和含量。
不同元素的添加可以显著改变金属材料的性能特点。
以下是一些常见元素对金属材料性能的影响:1.碳:碳是铁和钢的主要合金元素。
通过调节碳的含量,可以改变金属材料的硬度、强度和可塑性。
高碳含量可以提高材料的硬度和强度,但会降低其可塑性。
低碳含量可以增加材料的可塑性,但会减少其硬度和强度。
另外,碳也可以通过形成碳化物颗粒来改善金属的耐磨性能。
2.硅:硅常用于铸造和铸铁材料中。
添加硅可以提高铁的硬度和强度,同时降低其可塑性。
此外,硅还可以提高铸铁材料的耐磨性能和耐腐蚀性能。
3.锰:锰常用于合金钢中。
添加锰可以提高钢的强度和韧性,并改善其耐磨性能。
锰还可以提高钢的抗冲击性能和耐腐蚀性能。
4.铬:铬常用于不锈钢中。
添加铬可以增加钢材的耐腐蚀性能。
当铬含量达到一定水平时,钢材可以形成一层致密的铬氧化物表面层,防止进一步的氧化和腐蚀。
5.镍:镍常用于合金钢和不锈钢中。
添加镍可以提高合金钢的强度、硬度和耐腐蚀性能。
此外,镍还可以使不锈钢具有良好的韧性和延展性。
6.钼:钼常用于高强度钢和高温合金中。
添加钼可以显著提高钢材的强度、硬度和耐腐蚀性能。
此外,钼也可以提高金属材料的耐高温性能和抗蠕变性能。
7.铜:铜常用于青铜和黄铜等合金中。
添加铜可以提高材料的导电性和导热性,同时可以改善耐腐蚀性能。
铜还可以增加合金的可塑性和延展性。
8.铝:铝常用于铝合金中。
添加铝可以显著提高材料的强度和硬度,同时降低其密度。
铝合金具有良好的耐腐蚀性能和热膨胀性能。
除了以上列举的元素外,还有许多其他元素可以对金属材料性能产生影响,如钛、锆、钒、钢等。
不同元素的添加和合金化可以根据具体需要来调整金属材料的性能,以满足不同工程应用的要求。
通过合理的元素选择和合金设计,可以获得具有特定性能的金属材料,以满足不同领域的需求。
各种金属元素对钢材的影响机理金属元素是钢材中不可或缺的组成部分,它们对钢材的影响机理是多方面的。
以下将介绍常见的几种金属元素对钢材的影响及其机理。
1.碳元素对钢材的影响机理:碳是钢材中最重要的合金元素之一,对钢材的影响很大。
当碳含量达到一定限度时,可以使钢材具有较高的强度和硬度。
碳元素可以通过固溶强化和析出来增强钢材的力学性能。
碳与钢中的铁形成固溶体,可以增加钢材的强度和硬度。
此外,碳元素还可以与铁形成一些强化相,如碳化铁和渗碳体,进一步提高钢材的强度。
2.铬元素对钢材的影响机理:铬是一种常见的合金元素,对钢材具有重要影响。
铬主要通过固溶强化和析出来增强钢材的性能。
它与钢中的铁形成固溶体,可以提高钢材的强度和硬度,并且可以增加钢材的耐腐蚀性能。
铬与钢中的碳结合可形成强化相,如碳化铬,进一步提高钢材的强度和硬度。
此外,铬还能够形成一层致密的氧化铬膜,从而防止钢材进一步被氧化,提高钢材的抗腐蚀性能。
3.镍元素对钢材的影响机理:镍是一种常用的合金元素,它对钢材的影响也很大。
镍可以提高钢材的抗冲击性和耐蚀性能。
镍可以与钢中的铁形成固溶体,从而提高钢材的强度和韧性。
此外,镍还具有一定的稳定化作用,可以提高钢材的抗腐蚀性能,防止钢材被腐蚀。
4.锰元素对钢材的影响机理:锰是一种常见的合金元素,对钢材的影响很大。
锰可以通过固溶强化和析出来增强钢材的性能。
它与钢中的铁形成固溶体,可以提高钢材的强度和硬度,并且可以提高钢材的透磁性。
此外,锰还可以与硫形成夹杂物,从而改善钢材的加工性能。
5.钼元素对钢材的影响机理:钼是一种重要的合金元素,对钢材具有较大影响。
钼能够通过固溶强化和析出来提高钢材的力学性能。
它与钢中的铁形成固溶体,可以提高钢材的强度和硬度,并且还可以提高钢材的耐高温性能和耐腐蚀性能。
综上所述,不同的金属元素对钢材的影响机理是多样的。
通过合理控制金属元素的含量和配比,可以调节钢材的力学性能、耐腐蚀性能和加工性能,从而满足不同用途和工况对钢材性能的要求。
2.5 各种因素对钢材性能的影响一.化学成分普通碳素钢中Fe占99%,其他杂质元素占1%;普通低合金钢中有<5%的合金元素。
碳(C):钢材强度的主要来源,但是随其含量增加,强度增加,塑性、冷弯性能、冲击性能、疲劳强度降低,可焊性降低,抗腐蚀性降低。
一般控制在0.22%以下,在0.2以下时,可焊性良好。
硫(S):热脆性。
有害元素,引起热脆和分层。
不得超过0.05%。
磷(P):冷脆性。
抗腐蚀能力略有提高,可焊性降低。
不得超过0.045%。
锰(Mn):合金元素。
弱脱氧剂。
与S形成MnS,(熔点为1600℃),可以消除一部分S的有害作用。
硅(Si):合金元素。
强脱氧剂。
,可细化精粒,提高强度,且不影响其它性能,但过量会恶化焊接性和抗锈性。
钒(V):合金元素。
细化晶粒,提高强度,其碳化物具有高温稳定性,适用于受荷较大的焊接结构。
氧(O):有害杂质。
氮(N):有害杂质。
碳当量(carbon equivalent )把钢中合金元素的含量按其对某种性能(如焊接性、铸造工艺性等)的作用换算成碳的相当含量。
C eq=C+Mn/6+(Cr+V+Mo)/5+(Cu+Ni)/15二.冶金缺陷常见的冶金缺陷有偏析、非金属夹杂、气孔、裂纹等。
1.偏析:金属结晶后化学成分分布不均匀的现象。
主要是硫、磷偏析,其后果是偏析区钢材的塑性、韧性、可焊性变坏。
2.非金属夹杂:指钢材中的非金属化合物,如硫化物、氧化物,他们使钢材性能变脆。
3. 裂纹:钢材中存在的微观裂纹。
4. 气泡:浇铸时由FeO 和C 作用所生成的CO 气体不能充分逸出而滞留在钢锭那形成的微小空洞。
5. 分层:浇铸时的非金属夹杂在轧制后可能造成钢材的分层。
三.构造缺陷a)Nσ应力集中现象xyb)(σ )σx maxc)N试件表面不平整,有刻槽、缺口,厚度突变时,应力不均匀,力线变曲折,缺陷处有高峰应力——应力集中。
结果:塑性降低,脆性增加。
应力集中对σ-ε关系的影响σ3000200100600500400700原因:不正确的设计(构造不合理)、制造(不光滑)及使用(在构件上乱打火等)。
各化学元素对钢材的影响钢材是一种广泛应用于建筑、制造和其他领域的重要材料。
化学元素可以通过添加或与钢材中的化学成分相互作用来改变钢材的性能和特性。
下面将详细介绍一些常见的化学元素对钢材性能的影响。
1.碳(C):碳是钢材中最重要的元素之一、含碳量的增加可以提高钢材的硬度和强度,但同时也会降低其可塑性和冲击韧性。
高碳钢具有较高的硬度和强度,适合用于制造刀具和弹簧等应用。
2.硅(Si):硅的添加可以提高钢材的抗腐蚀性和磁性。
硅还有助于钢材的脱氧作用,减少对氧气的敏感性。
硅含量较高的钢材常用于制造电力设备和变压器。
3.锰(Mn):锰的添加可以提高钢材的强度和韧性,并增加其耐磨性和耐蚀性。
锰含量较高的钢材常用于制造铁路轨道和重型机械设备。
4.硫(S)和磷(P):硫和磷是常见的非金属杂质元素,其含量对钢材性能有负面影响。
高硫和高磷含量会导致钢材变脆,降低其可塑性和韧性。
因此,在钢材生产过程中对硫和磷的含量进行控制非常重要。
5.铬(Cr):铬的添加可以提高钢材的耐腐蚀性和耐热性。
铬与钢中的碳形成的氧化物膜可以防止钢材与大气中的氧气接触,从而减少钢材的腐蚀。
高铬钢常用于制造不锈钢。
6.镍(Ni):镍的添加可以提高钢材的韧性和强度,同时也增加了钢材的耐腐蚀性。
镍含量较高的钢材常用于制造耐高温和耐腐蚀的材料,如合金钢和不锈钢。
7.钼(Mo):钼的添加可以提高钢材的强度和耐热性。
钼对钢材的影响类似于镍,但效果更加显著。
钼含量较高的钢材常用于制造高温设备和工具。
8.铝(Al):铝的添加可以改善钢材的氧化抗性和耐蚀性,并降低钢材的密度。
铝还可以提高钢材的强度和硬度,用于制造航空和汽车零件。
9.钛(Ti):钛的添加可以提高钢材的强度和耐腐蚀性。
钛含量较高的钢材常用于制造航空和化工设备。
10.硼(B):硼的添加可以提高钢材的硬度和强度,并改善其机械性能。
硼含量较高的钢材常用于制造切削工具和弹簧。
总之,化学元素对钢材性能的影响是多样且复杂的。
化学元素对钢的性能的影响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。
钢材的化学成分及其对钢材性能的影响钢材的化学成分及其对钢材性能的影响钢材中除了主要化学成分铁(Fe)以外,还含有少量的碳(C)、硅(Si)、锰(Mn)、磷(P)、硫(S)、氧(O)、氮(N)、钛(Ti)、钒(V)等元素,这些元素虽然含量少,但对钢材性能有很大影响:1.碳。
碳是决定钢材性能的最重要元素。
碳对钢材性能的影响如图6-3所示:当钢中含碳量在0.8%以下时,随着含碳量的增加,钢材的强度和硬度提高,而塑性和韧性降低;但当含碳量在 1.0%以上时,随着含碳量的增加,钢材的强度反而下降。
随着含碳量的增加,钢材的焊接性能变差(含碳量大于0.3%的钢材,可焊性显著下降),冷脆性和时效敏感性增大,耐大气锈蚀性下降。
图6-3 含碳量对碳素钢性能的影响——抗拉强度;——冲击韧性;——伸长率;——断面收缩率;HB——硬度一般工程所用碳素钢均为低碳钢,即含碳量小于0.25%;工程所用低合金钢,其含碳量小于0.52%。
2.硅。
硅是作为脱氧剂而存在于钢中,是钢中的有益元素。
硅含量较低(小于1.0%)时,能提高钢材的强度,而对塑性和韧性无明显影响。
3.锰。
锰是炼钢时用来脱氧去硫而存在于钢中的,是钢中的有益元素。
锰具有很强的脱氧去硫能力,能消除或减轻氧、硫所引起的热脆性,大大改善钢材的热加工性能,同时能提高钢材的强度和硬度。
锰是我国低合金结构钢中的主要合金元素。
4.磷。
磷是钢中很有害的元素。
随着磷含量的增加,钢材的强度、屈强比、硬度均提高,而塑性和韧性显著降低。
特别是温度愈低,对塑性和韧性的影响愈大,显著加大钢材的冷脆性。
磷也使钢材的可焊性显著降低。
但磷可提高钢材的耐磨性和耐蚀性,故在低合金钢中可配合其他元素作为合金元素使用。
5.硫。
硫是钢中很有害的元素。
硫的存在会加大钢材的热脆性,降低钢材的各种机械性能,也使钢材的可焊性、冲击韧性、耐疲劳性和抗腐蚀性等均降低。
6.氧。
氧是钢中的有害元素。
随着氧含量的增加,钢材的强度有所提高,但塑性特别是韧性显著降低,可焊性变差。
钢材化学成分及其对钢材性能的影响
( 1 )碳:碳是决定钢材性能的最重要元素。
建筑钢材的含碳量不大于0.8% ,随着含碳量的增加,钢材的强度和硬度提高,塑性和韧性下降。
含碳量超过0.3% 时钢材的可焊性显著降低。
碳还增加钢材的冷脆性和时效敏感性,降低抗大气锈蚀性。
( 2 )硅:当含量小于1 % 时,可提高钢材强度,对塑性和韧性影响不明显。
硅是我国钢筋用钢材中的主要添加元素。
( 3 )猛:锰能消减硫和氧引起的热脆性,使钢材的热加工性能改善,同时也可提高钢材强度。
( 4 )磷:磷是碳素钢中很有害的元素之一。
磷含量增加,钢材的强度、硬度提高,塑性和韧性显著下降。
特别是温度越低,对塑性和韧性的影响越大,从而显著加大钢材的冷脆性,也使钢材可焊性显著降低。
但磷可提高钢材的耐磨性和耐蚀性,在低合金钢中可配合其他元素作为合金元素使用。
( 5 )硫:硫也是很有害的元素,呈非金属硫化物夹杂物存在于钢中,降低钢材的各种机械性能。
硫化物所造成的低熔点使钢材在焊接时易产生热裂纹,形成热脆现象,称为热脆性。
硫使钢的可焊性、冲击韧性、耐疲劳性和抗腐蚀性等均降低。
( 6 )氧:氧是钢中有害元素,会降低钢材的机械性能,特别是顿性。
氧有促进时效倾向的作用。
氧化物所造成的低熔点亦使钢材的可焊性变差。
( 7 )氮:氮对钢材性质的影响与碳、磷相似,会使钢材强度提高,塑性特别是韧性显著下降。
建筑工程常用钢材中的化学成分对钢材性能的影响钢材的性能主要取决于其中的化学成分。
钢的化学成分主要是铁和碳,此外还有少量的硅、锰、磷、硫、氧和氮等元素,这些元素的存在对钢材性能也有不同的影响。
(一)碳(C)碳是形成钢材强度的主要成分,是钢材中除铁以外含量最多的元素。
含碳量对普通碳素钢性能的影响如图7.13所示。
由图7.13可看出,一般钢材都有最佳含碳量,当达到最佳含碳量时,钢材的强度最高。
随着含碳量的增加,钢材的硬度提高,但其塑性、韧性、冷弯性能、可焊性及抗锈蚀能力下降。
因此,建筑钢材对含碳量要加以限制,一般不应超过0.22%,在焊接结构中还应低于0.20%。
图7.13含碳量对碳素结构钢性能的影响(二)硅(Si)硅是还原剂和强脱氧剂,是制作镇静钢的必要元素。
硅适量增加时可提高钢材的强度和硬度而不显著影响其塑性、韧性、冷弯性能及可焊性。
在碳素镇静钢中硅的含量为0.12%~0.3%,在低合金钢中硅的含量为0.2%~0.55%。
硅过量时钢材的塑性和韧性明显下降,而且可焊性能变差,冷脆性增加。
(三)锰(Mn)锰是钢中的有益元素,它能显著提高钢材的强度而不过多降低塑性和冲击韧性。
锰有脱氧作用,是弱脱氧剂,同时还可以消除硫引起的钢材热脆现象及改善冷脆倾向。
锰是低合金钢中的主要合金元素,含量一般为 1.2%~1.6%,过量时会降低钢材的可焊性。
(四)硫(S)和磷(P)硫是钢中极其有害的元素,属杂质。
钢材随着含硫量的增加,将大大降低其热加工性、可焊性、冲击韧性、疲劳强度和抗腐蚀性。
此外,非金属硫化物夹杂经热轧加工后还会在厚钢板中形成局部分层现象,在采用焊接连接的节点中,沿板厚方向承受拉力时,会发生层状撕裂破坏。
因此,对硫的含量必须严加控制,一般不超过0.045%~0.05%,Q235的C级与D级钢要求更严。
磷可提高钢材的强度和抗锈蚀能力,但却严重降低钢材的塑性、韧性和可焊性,特别是在温度较低时使钢材变脆,即在低温条件下使钢材的塑性和韧性显著降低,钢材容易脆裂。
钢中诸元素及其含量与形态对钢的组织和性能有直接的影响。
(1)碳碳对钢的组织和性能影响极大。
一般说,随着碳含量的增加,抗拉强度、屈服点等增加,而伸长率、收缩率及冲击值等塑性和韧性指标下降,即变硬变脆,焊接性能变差,钢的熔点也有所降低。
另外,碳含量对热处理制度的确定有很大的影响。
图1-1为力学性能与碳含量的关系。
图1-2为各碳钢的冲击试验。
(2)硅硅在冶炼中的作用是脱氧,为常存的元素。
硅对碳素结构钢的机械性能影响不大。
一般说,随着硅的增加,迁都和硬度提高,而伸长率变化不大。
(3)锰锰在冶炼中的作用是脱氧和消除硫的影响,也是常存的元素。
锰与硫结合成MnS,防止硫所引起的热脆性。
一般锰的含量是硫含量的20倍以上。
锰除了改善钢的热加工性以外,还可提高强度、硬度和耐磨性。
通常人们愿意用低碳高锰类型的钢作为焊接结构钢,锰含量高,钢的低温韧性就越好。
但锰含量超过1.50%左右时,则钢硬化而延展性变坏。
含锰量大的钢可作为耐磨性高而韧性大的合金钢,如不锈钢、耐热钢、磨具钢等。
(4)磷磷为有害元素。
中厚钢板的含磷量在0.010-0.035%之间,磷含量高可使抗拉强度稍有增加,但伸长率和冲击值下降,钢变脆,不利于冷加工和焊接,并且易偏析,故应尽量减少磷含量。
磷和铜共存,可提高钢材暴露于大气时的耐蚀性,钢中加入磷0.10%左右、铜0.35%左右,可作为耐候钢。
(5)硫硫对中厚钢板是非常有害的元素,容易形成硫化物的层状偏析,使板厚方向(Z向)强度和塑性大大降低,用作海洋平台的强约束焊接部件时,往往会引起层状撕裂,因此,这类用途的钢,其含硫量要求降至0.010%以下甚至更低。
冶炼中必须采取有效的脱硫工艺。
硫还容易生产低熔点的FeS,使钢在热轧和焊接中产生热脆裂纹。
(6)铝铝是为脱氧和晶粒调整而加入的,能与氮结合,消除氮的危害,改善冲击功,且可细化晶粒,有利于淬火和焊接的操作。
但温度达300℃时强度下降,蠕变极限大大降低,还会使碳石墨化而引起脆性,故锅炉钢不应加铝,且限制在0.010%以下。
化学元素对钢铁性能的影响钢铁是一种在工业中广泛使用的金属材料,其性能取决于许多因素,化学元素是其中一个重要因素。
不同的化学元素会对钢铁的性能产生不同的影响。
本文将会详细介绍几个常见的化学元素对钢铁性能的影响。
1.碳(C):碳是钢铁的主要合金元素,它的存在可以使钢铁变得坚硬和耐磨。
通过控制碳含量,可以调整钢铁的硬度和强度。
碳含量较高的钢铁被称为高碳钢,其硬度较高,但韧性较差。
而碳含量较低的钢铁被称为低碳钢,其韧性较高,但硬度较低。
2.硅(Si):硅是一种常见的合金元素,可以提高钢铁的强度和韧性。
适量的硅含量可以改善钢铁的铸造性能和热处理性能。
硅还可以降低钢铁的磁导率,提高其电磁性能。
3.锰(Mn):锰是一种重要的合金元素,可以提高钢铁的强度和硬度。
锰含量通常在0.3%~1.5%之间。
锰还可以提高钢铁的耐磨性和耐蚀性,延长钢铁的使用寿命。
4.磷(P):磷是一种杂质元素,通常需要控制其含量。
高磷含量会降低钢铁的韧性,并使其易于开裂。
因此,钢铁中的磷含量应控制在较低水平。
磷含量可以通过矿石的选择和冶炼过程中的控制来进行调节。
5.硫(S):硫也是一种常见的杂质元素,类似磷,高硫含量会导致钢铁的脆性增加。
此外,硫还会降低钢铁的延展性和焊接性能。
因此,控制钢铁中的硫含量也是非常重要的。
除了以上所述的元素外,还有一些其他的合金元素也会对钢铁的性能产生影响,如铬、镍、钼等。
铬可以提高钢铁的耐蚀性,镍可以提高钢铁的耐热性和耐腐蚀性,钼可以提高钢铁的强度和韧性。
不同的合金元素可以根据不同的需求进行调整,以满足特定的工程要求。
总之,化学元素对钢铁的性能有着重要的影响。
通过合理控制合金元素的含量,可以调整钢铁的硬度、强度、韧性、耐磨性、耐腐蚀性等特性,以满足不同工程中的需求。
因此,在钢铁制造过程中,对化学元素含量和配比的控制是十分关键的。
常用金属材料中各种化学成分对性能的影响1.碳钢:碳钢中最主要的化学成分是碳,其含量在0.08%至1.2%之间。
碳的含量越高,碳钢的强度越大,但韧性较低。
碳钢中还含有其他元素,如锰、硅、磷和硫等。
锰可以提高碳钢的强度和韧性,硅可以提高耐磨性,磷和硫的含量较高会使钢材质量下降,降低其可焊性。
2.不锈钢:不锈钢中含有铬、镍和其他合金元素,主要目的是提供抗腐蚀性能。
铬是不锈钢最主要的合金元素,通过形成铬氧化物保护膜来防止钢材被氧化腐蚀。
镍提高了不锈钢的强度和韧性,同时也增加了抗腐蚀性能。
其他合金元素如钼、钛和铜等可以进一步提高不锈钢的机械性能和耐蚀性能。
3.铝合金:铝合金中含有铝以外的元素,如铜、锌、镁、锰和硅等。
这些元素的添加可以改变铝合金的性能。
铜可以提高铝合金的强度和耐蚀性,但降低了其可焊性。
锌可以增加铝合金的抗腐蚀性能和硬度。
镁能够显著提高铝合金的强度和韧性,同时也降低了其耐蚀性。
锰和硅的添加可以提高铝合金的耐蚀性和硬度。
4.铜:铜具有良好的导电性、导热性和可塑性。
纯铜具有较低的强度,但可以通过合金化来提高其力学性能。
通常,铜合金中添加的元素包括锡、锌、镍和铝等。
锡的添加可以提高铜的抗腐蚀性能和强度。
锌可以提高铜的硬度和强度。
镍可以增加铜的抗腐蚀性能和塑性。
铝的添加可以提高铜的强度和硬度。
5.镁合金:镁合金中含有较高比例的镁元素,其含量可达到90%以上。
镁合金具有较低的密度和良好的机械性能。
常见的合金元素包括铝、锌、锰和稀土元素等。
铝的添加可以提高镁合金的强度和韧性,同时增加其耐腐蚀性能。
锌可以提高镁合金的耐腐蚀性和硬度。
锰的添加可以提高镁合金的强度。
总之,常用金属材料中的化学成分对其性能影响深远。
通过控制化学成分的含量以及合金化可以调整金属材料的强度、韧性、耐腐蚀性和其他机械性能。
这些信息对于选择合适的金属材料以及进行材料设计和工程应用至关重要。
各种金属元素对钢材性能的影响
好东西,平时虽然没啥用,想用的时候找出来查一查,很不错。
建议楼主修改一下名字,多加一些容易搜索到的词汇,比如钢材,元素,含量,等等
碳 (C) 1. 提高刀刃抗变形能力和抗张强度 2. 增强硬度,提高抗磨损能力
铬(Cr) 1. 增强硬度,抗张强度和韧性 2. 防磨损和腐蚀
钴(Co) 1. 增大硬度和力度,使之可以承受高温淬火 2. 在更复杂的合金中用来加强其他元素的某些个体特性
铜(Cu) 1. 增强抗腐蚀能力 2. 增强抗磨损能力
锰(Mn) 1. 增大可淬性,抗磨损力和抗张强度 2. 从熔化的金属中以分离氧化和分离汽化作用带走氧 3. 大量加入时,增强硬度,但提高脆性
钼(Mo) 1. 增强力度,硬度,可淬性和韧性 2. 改善机械加工性和抗腐蚀能力
镍(Ni) 1. 增强力度,硬度和抗腐蚀能力
磷(P) 1. 增强力度,机械加工性和硬度 2. 浓度过大时易脆裂
硅(Si) 1. 增强延展性 2. 增大抗张强度 3. 从熔化的金属中以分离氧化和分离汽化作用带走氧
硫(S) 1. 少量使用可改善机械加工性
钨(W) 1. 增大力度,硬度和韧性
钒(V) 1. 增大力度,硬度和抗震能力 2. 防止产生颗粒
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。