钢中的杂质元素
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钢中不可能除尽所有的杂质 在钢的冶炼过程中,不可能除尽所有的杂质,所以实际使用的碳钢中除碳以外,还含有少量的锰、硅、硫、磷、氧、氢、氮等元素,它们的存在,会影响钢的质量和性能。
()一•锰和硅的影响 ● 锰和硅是炼钢过程中必须加入的脱氧剂,用以去除溶于钢液中的氧。
● 它还可把钢液中的FeO 还原成铁,并形成MnO 和2SiO 。
● 锰除了脱氧作用外,还有除硫作用,即与钢液中的硫结合成MnS ,从而在相当大程度上消除硫在钢中的有害影响。
● 这些反应产物大部分进入炉渣,小部分残留于钢中,成为非金属夹杂物。
● 脱氧剂中的锰和硅总会有一部分溶于钢液中,冷至室温后即溶于铁素体中,提高铁素体的强度。
● 此外,锰还可以溶入渗碳体中,形成()C Mn Fe 3,锰和硅的固溶强化作用铁素体提高钢的强度和硬度● 锰对碳钢的机械性能有良好的影响,它能提高钢的强度和硬度,当含锰量不高<0.8%时,可以稍微提高或不降低钢的塑性和韧性。
● 锰提高强度的原因是它溶入铁素体而引起的固溶强化,并使钢材在轧后冷却时得到层片较细、强度较高的珠光体,在同样含锰量和同样冷却条件下珠光体的相对量增加。
● 硅溶于铁素体后有很强的固溶强化作用,显着提高钢的强度和硬度,但含量较高时,将使钢的塑性和韧性下降。
()二•硫的影响 来源:硫是钢中的有害元素,它是在炼钢时由矿石和燃料带到钢中来的杂质。
存在形式:从FeS 相图4.25可以看出,硫只能溶于钢液中,在固态铁中几乎不能溶解,而是以FeS 夹杂的形式存在于固态钢中。
热加工开裂即热脆:1. 硫的最大危害是引起钢在热加工时开裂,这种现象称为热脆2. 造成热脆的原因是由于FeS 的严重偏折3. 即使钢中含硫量不算高,也会出现Fe+FeS 共晶4. 钢在凝固时,共晶组织中的铁依附在先共晶相一铁晶体上生长,最后把FeS 留在晶界处,形成离异共晶。
FeS Fe +共晶的熔化温度很低989度,而热加工的温度一般为1150~1250度,这时位于晶界上的FeS Fe +共晶已处于熔融状态,从而导致热加工时开裂5. 如果钢液中含氧量也高,还会形成熔点更低的(940度)FeS FeO Fe ++三相共晶,其危害性更大防止热脆的方法和原理:防止热脆的方法是往钢中加入适当的锰。
概析钢的主要杂质元素的特性及影响引言随着我国社会各领域建设事业的如火如荼的进行,我国对各类自然资源的需求也在急剧的提升,尤其随着我国建筑工程、水利电力工程等基础设施领域的快速发展,我国对钢铁资源的需求总量,在近年来出现了巨大的增加。
同时由于各工程建设领域,对工程质量及安全性方面,提出了更高的要求,这也使得社会对工程建设材料,在性能及质量方面,提出了更高的要求,对钢铁材料的高要求就是其中典型的代表。
然而虽然近年来我国在钢铁冶炼技术工艺领域,取得了重大的突破,钢铁性能得到了极大的提升,然而在钢铁冶炼过程中,其存在的杂质难以有效去除的问题依旧存在。
由于其所用原材料,如铁合金,及废钢等中含有大量的金属和非金属杂质,而这些杂质虽然在冶炼过程中,能够去除一部分,但是其中仍然有部分杂质难以去除,并保留在钢铁成品中,如磷(P)元素、硫(S)元素,以及砷(As)元素、锑(Sb)元素等微量元素,而这些元素中有部分残余元素,其具有偏析特点(偏析是合金中各组成元素在结晶时分布不均匀的现象,致使钢材的材质不均匀,进而产生缺陷,影响其力学性能,如承载力,塑性性能等),其含量虽少,但其对钢铁产品性能的影响却非常大,因而其极大的影响着钢铁性能的稳定,阻碍着钢铁质量的提高。
加大对钢中主要杂质元素的特性及影响的相关研究,有着积极意义。
下文将就钢中主要杂质元素的特性进行分析,在此基础上,对钢中主要杂质元素对其的影响进行详细的探讨。
1.钢中主要杂质元素的特性1.1钢铁中杂质元素的主要来源在钢铁冶炼过程中,由于其冶炼原材料中包含多种金属及非金属杂质,而由于缺乏相应的分离提纯技术,加之冶炼过程不可避免会残存部分杂质,使得当前我国钢铁产品中,或多或少的都会具有一定的杂质含量,诸如磷(P)元素、硫(S)元素等。
具体来说,钢中杂质元素的主要来源,可以从钢铁冶炼所需要的原材料方面着手进行分析。
在钢铁冶炼中,其主要原材料有生铁、铁矿石、废钢等。
特别说明下废钢,废钢是电炉炼钢的主要原料。
1:Mn:钢中的锰来自炼钢生铁及脱氧剂锰铁,一般认为Mn在钢中是一种有益的元素。
在碳钢中含锰量通常小于0.8%;在含锰合金钢中,含锰量一般控制在1.0%--1.2%范围内。
Mn大部分溶于铁素体中,形成置换固溶体,并使铁素体强化;另一部分Mn溶于Fe3C中,形成合金渗碳体,这都使钢的强度提高,Mn与S化合成MnS,能减轻S的有害作用。
当Mn含量不多,在碳钢中仅作为少量杂志存在时,它对钢的性能影响并不明显。
2:Si:硅也是来自炼钢生铁和脱氧剂硅铁,在碳钢中含硅量通常小于0。
35,Si与Mn一样能溶于铁素体中,使铁素体强化,从而使钢的强度、硬度、弹性提高,而塑性、韧性降低。
有一部分Si则存在于硅酸盐杂质中。
当Si含量不多,在碳钢中仅作为少量杂质存在时,它对钢的性能影响并不显著。
3:S:硫是生铁中带来的而在炼钢时又未能除尽的有害元素。
硫不溶于铁,而以FeS形式存在,FeS会与Fe形成共晶,并分布于奥氏体的晶界上,当钢材在1000~1200摄氏度压力加工时,由于FeS-Fe共晶(熔点只有989摄氏度)已经融化,并使晶粒脱开,钢材将变得极脆,这种脆性现象称为热脆。
为了避免热脆,钢中含硫量必须控制,普通钢含硫量应小于或等于0.055%,优质钢含硫量小于或者等于0.040%,高级优质钢含硫量应小于或等于0.030%。
在钢中增加含锰量,可消除S的有害作用,Mn能与S形成熔点为1620摄氏度的MnS,而且MnS在高温时具有塑性,这样能避免热脆现象。
4:P:磷也是生铁中带来的而在炼钢时又未能除尽的有害元素。
磷在钢中全部溶于铁素体中,虽然可以使铁素体的强度、硬度有所提高,但却使室温下的钢的塑性、韧性急剧降低,并使钢的脆性转化温度有所升高,使钢变脆,这种现象称为“冷脆”。
磷的存在还会使钢的焊接性能变坏,因此钢中的含磷量应该严格控制,普通钢含磷量应该小于或等于0.045%,优质钢含磷量应该小于等于0.040%,高级优质钢含硫量应小于或等于0.035%。
钢的合金化概论1、钢中常存的杂质有哪些?硫、磷对钢的性能有哪些影响?钢中常存的杂质有:Mn、Si、S、P、N、H、O等。
S易产生热脆;P易产生冷脆。
2、合金元素对纯铁γ相区的影响可分为几种,请举例说明。
合金元素对纯铁γ相区的影响可分为四种:(1)开启γ相区(无限扩大γ相区),如Mn、Ni、Co(2)扩展γ相区(有限扩大γ相区),如C、N、Cu、Zn、Au(3)封闭γ相区(无限扩大α相区),如Cr、V,W、Mo、Ti、Si、Al、P、Be(4)缩小γ相区(但不能使γ相区封闭),如B、Nb、Zr3、在铁碳相图中,含有0.77%C的钢称为共析钢,如果在此钢中添加Mn或Cr元素,含碳量不变,那么这种Fe-C-Mn或Fe-C-Cr钢分别是亚共析钢还是过共析钢?为什么?含有0.77%C的Fe-C-Mn或Fe-C-Cr钢为过共析钢。
因为几乎所有合金元素都使Fe-C 相图中S点左移,S点左移意味着共析碳含量降低。
4、合金元素V、Cr、W、Mo、Mn、Co、Ni、Cu、Ti、Al中哪些是铁素体形成元素?哪些是奥氏体形成元素?哪些能在α-Fe中形成无限固溶体?哪些能在γ-Fe中形成无限固溶体?铁素体形成元素: V、Cr、W、Mo、Ti;奥氏体形成元素:Mn、Co、Ni、Cu;能在α-Fe中形成无限固溶体的元素:Cr、V;能在γ-Fe中形成无限固溶体的元素:Mn、Co、Ni。
5、合金元素对钢的共析温度有哪些影响?合金元素对钢的共析体含碳量有何影响?扩大γ相区的元素使铁碳合金相图的共析转变温度下降;缩小γ相区的元素使铁碳合金相图的共析转变温度上升。
几乎所有合金元素都使S点碳含量降低;尤其以强碳化物形成元素的作用最为强烈。
6、常见的碳化物形成元素有哪些?哪些是强碳化物形成元素、中强碳化物形成元素、弱碳化物形成元素?常见的碳化物形成元素有:Ti、Zr、V、Nb、Cr、W、Mo、Mn、Fe;强碳化物形成元素:Ti、Zr、Nb、V;中强碳化物形成元素:Mo、W、Cr;弱碳化物形成元素:Mn、Fe。
20号钢材质元素含量碳(C)是20号钢材中最主要的元素之一,其含量通常在0.18%至0.23%之间。
碳元素能够提高钢材的强度和硬度,但过高的碳含量会降低钢材的韧性和焊接性能。
因此,20号钢材的碳含量需要控制在一定范围内,以保证其综合性能。
硅(Si)是20号钢材中的另一种重要元素,其含量通常在0.15%至0.35%之间。
硅元素可以提高钢材的强度和硬度,同时也能改善其耐磨性和耐蚀性。
适量的硅含量能够提高钢材的加工性能和焊接性能,因此在20号钢材的配方中,硅元素的含量也需要合理控制。
锰(Mn)是20号钢材中的另一种常见元素,其含量通常在0.30%至0.60%之间。
锰元素可以提高钢材的强度和韧性,同时还能改善其冷加工性能和焊接性能。
合适的锰含量可以提高20号钢材的抗疲劳性能和耐腐蚀性能,在实际的生产中也被广泛应用。
磷(P)和硫(S)是20号钢材中的两种常见杂质元素。
磷元素通常应控制在0.035%以下,硫元素应控制在0.040%以下,以保证钢材的纯净度和均匀性。
过高的磷和硫含量会对钢材的冷加工性能和焊接性能产生不利影响,因此在20号钢材的生产过程中需要严格控制磷和硫的含量。
除了以上几种元素外,20号钢材中通常还包含少量的铬(Cr)、镍(Ni)、钼(Mo)等合金元素,以提高钢材的强度、硬度和耐腐蚀性能。
这些合金元素在20号钢材中的含量通常比较低,但对于改善钢材的性能有着显著的影响。
总的来说,20号钢材的元素含量需要按照相关的标准和要求进行控制,以确保其具有良好的综合性能和适用性。
通过科学的配方设计和严格的生产工艺控制,可以生产出符合要求的20号钢材,满足各种工程领域的使用需求。
钢中常存杂质元素中的有害元素及影响一、硅:在钢中是有益元素硅是由炼钢时加入的脱氧剂带入钢中的。
由于硅的脱氧能力较强,硅与钢液中的 FeO 能结成密度较小的硅酸盐以炉渣的形式被除去。
脱氧后钢不可避免地残留着少量硅,这些残留下来的硅能溶于铁素体,使得铁素体强化,从而提高钢的强度、硬度和弹性。
因此,硅在钢中是有益元素,但作为杂质元素存在时其质量分数应不超过0.4%。
二、锰:在钢中是有益元素锰是由炼钢时加入的脱氧剂带入钢中的。
锰从 FeO中夺取氧形成MnO进入炉渣。
锰不能与硫化合成MnS,以减少硫对钢的有害影响,改善钢的热加工性能。
在室温下,锰大部分溶于铁素体,对钢有一定的强化作用。
因此,锰在钢中是有益元素,但作为杂质元素存在时其质量分数应不超过0.8%。
三、硫:在钢中是有害元素硫是由生铁和燃料带入的杂质,炼钢时难以除尽。
在固态下硫不深于铁,而以 FeS的形式存在,FeS与Fe能形成低熔点的共晶体(Fe+FeS),熔点仅为985℃,且分布在奥氏体晶界上。
当钢在1000~1200℃压力加工时,由于低熔点共晶体熔化,显著减弱晶粒之间的联系,使钢材在压力加工时沿晶界开裂,这种现象为热脆。
因此,钢中硫的质量分数必须严格控制。
为了消除硫所形成的热脆,在炼钢时必须增加锰。
由于 Mn与S能形成高熔点(1620℃)的MnS,并呈粒状分布在晶粒内,MnS在高温时有一定的塑性,从而避免了钢的热脆。
硫虽然产生热脆,但对改善钢材的切削加工性能却有利。
如在硫的质量分数较高的钢( Ws=0.08%~0.45%)中适当提高锰的质量分数(WMn=0.70~1.55%),可形成较多的Mns,在切削加工中MnS能起断屑作用,可改善钢的切削加工性,这种钢称为易切削钢,广泛应用于标准件等的生产。
四、磷:在钢中是有害元素磷是由生铁和燃料带入的杂质,炼钢时难以除尽。
磷能全部熔于铁素体,提高了铁素体的强度、硬度;但在室温下钢的塑性、韧性急剧下降,变脆,这种现象称为冷脆。
钢材合金元素硫磷控制
钢材中的硫和磷是常见的合金元素,对钢材的性能和质量有重要影响。
下面我将从多个角度来全面回答你关于钢材合金元素硫磷控制的问题。
1. 硫控制:
硫是钢材中的一种杂质元素,对钢材的性能有负面影响。
硫会降低钢材的塑性和韧性,使其易于产生冷脆性,并对焊接性能产生不利影响。
因此,控制钢材中的硫含量是非常重要的。
硫的控制方法包括:
- 选择低硫含量的原材料:在钢铁生产过程中,选择低硫含量的铁矿石和废钢等原材料,以降低硫的含量。
- 炼钢过程中的脱硫:通过在炼钢过程中添加石灰、氧化铁等脱硫剂,将硫与脱硫剂反应生成易挥发的硫化物,从而降低硫含量。
- 控制炉渣中的硫含量:合理控制炉渣中的硫含量,可以减少硫在钢水中的传递。
2. 磷控制:
磷是钢材中常见的合金元素之一,但高磷含量会对钢材的性能产生不利影响。
高磷钢材易于产生冷脆性,并且对焊接性能和塑性有负面影响。
因此,磷的控制也是非常重要的。
磷的控制方法包括:
- 选择低磷含量的原材料:在钢铁生产中选择低磷含量的铁矿石和废钢等原材料,以降低磷的含量。
- 炼钢过程中的磷去除:通过添加磷化渣或者进行磷化渣还原等方法,将磷与
炉渣分离,从而降低钢材中的磷含量。
- 精炼处理:采用精炼方法,如氧气顶吹、真空处理等,可以进一步降低钢材中的磷含量。
总结起来,钢材中的硫和磷是需要进行控制的合金元素。
通过选择低含硫、磷的原材料,采取脱硫、磷去除等措施,在钢铁生产过程中可以有效降低硫和磷的含量,提高钢材的质量和性能。
这样能够确保钢材具备良好的塑性、韧性和焊接性能,满足不同工程和应用的要求。
常存杂质元素对钢材性能的影响普通碳素钢除含碳以外,还含少量锰(Mn)、硅(si)、硫(5)、确(P)等元素。
这些元素并非为改善钢材质量有意加入的,而是由矿石及冶炼过程中带入的.故称为杂质元素。
现讨论这些杂质对钢性能的影响。
硫的影响硫是炼钢时由矿石与燃料焦炭带到钢中来的杂质。
它是钢中的一种有害元素。
硫以硫化铁(FeS)的形态存在于钢中。
Fes和Fe形成低熔点(985 °C)化合物。
钢材的热加工温度-般在1150-1200'C以亡,故当钢材热加工时.由于FeS 化合物的过早熔化而导致工件开裂,这种现象称为热脆。
含硫量愈高,热脆现象愈严重,故必须对钢中含硫虽进行控制。
高级优质钢;S<0.02〜0.03%,优质钢:S W0.003%〜0.045%普通钢:S<0.055%〜0.7%以下。
压力容器专用钢材的磷含量(熔炼分析,下同)不应大于0.030%,硫含量不应大于0.020%。
铬不锈钢在铬不锈钢中.起耐腐蚀作用的主要元素是铬。
铬能在氧化性介质中生成一层稳定而致密的氧化膜,对钢材起保护作用、因而具耐蚀件。
然而其耐蚀性的强弱取决于钢中的含碳量和含铬量。
理论与实践研究证明,当含铬量大于11.7%时,钢的耐蚀性会有显著提高,而且含铬量愈多,耐蚀性愈好。
由于钢中存在碳元素.碳能与铬形成铬的碳化物(如Cr23C6等),因而消耗了铬,致使钢中的有效铬含量减少.使钢的耐蚀性降低.故不锈纳中的含碳量都是较低的。
为了确保不锈钢具有耐腐蚀性能,实际应用的不锈钢,其平均含铬量都在13%以上。
常用的铬不锈钢有Icrl3 、2crl3 、0Cr13、ocrl7Ti 等。
Ti:加入Ti能提高抗高温高压H2-N2-NH3腐蚀的能力,与其它元素配合使用能提高钢抗大气、海水及H2S 腐蚀能力。
Nb: —般与其它元素配合使用,籍以提高钢抗大气、海水、H2S及高温高压H2-N2-NH3腐蚀能力。
Mo能提高钢的强度和高温强度(热强性和蠕变强度),防止钢的回火脆性,能提高钢抗H2S NH3,CO,H2 O,高温高压H2和弱还原酸腐蚀的能力。
50号钢化学成分概述50号钢是一种常用的工程结构钢,广泛应用于建筑、桥梁、船舶等领域。
其化学成分对其力学性能和耐腐蚀性能具有重要影响。
本文将详细介绍50号钢的化学成分及其对钢材性能的影响。
50号钢的化学成分50号钢的化学成分主要包括碳(C)、硅(Si)、锰(Mn)、磷(P)、硫(S)等元素。
下面将对每个元素的含量和作用进行介绍。
碳(C)碳是钢材中最重要的元素之一,对钢材的强度和硬度具有重要影响。
在50号钢中,碳的含量一般控制在0.46%~0.54%之间。
适当的碳含量可以提高钢材的强度,但过高的碳含量会降低钢材的可塑性和韧性。
硅(Si)硅是一种常见的合金元素,对50号钢的性能有一定影响。
硅的含量一般控制在0.17%~0.37%之间。
适量的硅可以提高钢材的硬度和强度,同时有助于降低钢材的热膨胀系数。
锰(Mn)锰是一种重要的合金元素,对50号钢的强度、韧性和耐磨性有重要影响。
锰的含量一般控制在0.80%~1.20%之间。
适量的锰可以提高钢材的强度和韧性,同时改善钢材的耐磨性能。
磷(P)磷是一种杂质元素,对50号钢的性能有一定影响。
磷的含量一般控制在0.035%以下。
过高的磷含量会降低钢材的韧性和冷加工性能。
硫(S)硫是一种常见的杂质元素,对钢材的塑性和韧性具有一定影响。
硫的含量一般控制在0.035%以下。
过高的硫含量会降低钢材的塑性和韧性,同时易引起热裂纹。
50号钢的性能50号钢具有较高的强度、硬度和耐腐蚀性能,适用于承受较大荷载和恶劣环境条件的工程结构。
下面将详细介绍50号钢的性能特点。
强度由于适当的碳含量和合理的合金设计,50号钢具有较高的屈服强度和抗拉强度。
这使得50号钢能够承受较大的荷载,适用于要求高强度的结构。
硬度50号钢具有较高的硬度,能够提供良好的抗磨损和耐磨性能。
这使得50号钢适用于一些需要较高硬度的工程部件,如齿轮、轴等。
耐腐蚀性能50号钢具有良好的耐腐蚀性能,能够在一些恶劣的环境条件下长期使用。
常存杂质对钢性能的影响实际使用的钢中,除了含有铁、碳与合金元素外,在冶炼过程中,不可避免地要带入一些杂质(如锰、硅、硫、磷、非金属类杂质以及某些气体,如氮、氢、氧等)。
这些杂质对钢的质量有很大的影响。
1.锰锰在钢中作为杂质存在时,一般均小于0.8%。
它来自作为炼钢原料的生铁及脱氧剂锰铁。
锰有很好的脱氧能力,还能与硫形成mns,以消除硫的有害作用。
这些反应产物大部分进入炉渣而被除去,小部分残留于钢中成为非金属夹杂物。
此外,在室温下锰能溶于铁素体,对钢有一定强化作用。
锰也能溶于渗碳体中,形成合金渗碳体。
但锰作为少量杂质存在时,它对钢的性能影响不显著。
2.硅硅在钢中作为杂质存在时,一般均小于0.4%,它也来自生铁与脱氧剂。
在室温下硅能溶于铁素体,对钢有一定的强化作用。
但硅作为少量杂质存在时,它对钢的性能影响也不显著。
3.硫硫是由生铁及燃料带入钢中的杂质。
在固态下,硫在铁中的溶解度极小,而是以fes的形态存在于钢中。
由于fes 的塑性差,使含硫较多的钢脆性较大。
更严重的是,fes与fe可形成低熔点(985℃)的共晶体,分布在奥氏体的晶界上。
当钢加热到约1200℃进行热压力加工时,晶界上的共晶体已溶化,晶粒间结合被破坏,使钢材在加工过程中沿晶界开裂,这种现象称为热脆性。
为了消除硫的有害作用,必须增加钢中含锰量。
锰与硫优先形成高熔点(1620℃)的硫化锰,并呈粒状分布在晶粒内,它在高温下具有一定塑造性,从而避免了热脆性。
硫化物是非金属夹杂物,会降低钢的机械性能,并在轧制过程中形成热加工纤维组织。
因此,通常情况下,硫是有害的杂质。
在钢中要严格限制硫的含量。
但含硫量较多的钢,可形成较多的mns,在切削加工中,mns能起断屑作用,可改善钢的切削加工性,这是硫有利的一面。
1.磷磷由生铁带入钢中,在一般情况下,钢中的磷能全部溶于铁素体中。
磷有强烈的固溶强化作用,使钢的强度、硬度增加,但塑性、韧性则显著降低。
这种脆化现象在低温时更为严重,故称为冷脆。
q235b成分含量
Q235B是中国钢铁标准中的一种普通碳素结构钢,以下是其成分含量的详细解释:
1. 碳含量(C):通常在0.12%至0.20%之间,碳是钢铁中最主要的合金元素之一,能够增加钢的硬度和强度。
2. 锰含量(Mn):通常在0.30%至0.70%之间,锰是钢铁中的常见合金元素,能
够提高钢的强度和韧性。
3. 硅含量(Si):通常在0.30%以下,硅能够提高钢的强度和硬度,同时对钢的
冷加工性能也有影响。
4. 磷含量(P):通常控制在0.045%以下,磷是钢中的杂质元素,过高的磷含量
会降低钢的韧性和冷加工性能。
5. 硫含量(S):通常控制在0.045%以下,硫是钢中的杂质元素,过高的硫含量
会影响钢的可焊性和塑性。
6. 杂质含量:除了上述主要元素外,Q235B钢中还可能含有少量的铜(Cu)、
镍(Ni)、铬(Cr)等杂质元素,但其含量通常很低。
需要注意的是,以上成分含量只是一般的参考范围,具体的成分含量可能会根
据不同的生产标准和要求而有所差异。
钢材中的合金元素含量对其性能的影响钢材中的合金与杂质含量对其性能的影响一、对钢材一般性能的影响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。
优点:(1)提高钢中固溶体的强度和冷加工硬化程度使钢的韧性和塑性降低。
(2) 硅能显著地提高钢的弹性极限、屈服极限和屈强比,这是一般弹簧钢。
(3)耐腐蚀性。
硅的质量分数为15%- 20%的高硅铸铁,是很好的耐酸材料。
含有硅的钢在氧化气氛中加热时,表面也将形成一层SiO2 薄膜,从而提高钢在高温时的抗氧化性。
缺点:使钢的焊接性能恶化。
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。
优点:(1)锰提高钢的淬透性。
(2)锰对提高低碳和中碳珠光体钢的强度有显著的作用。
(3)锰对钢的高温瞬时强度有所提高。
缺点:①含锰较高时,有较明显的回火脆性现象;②锰有促进晶粒长大的作用,因此锰钢对过热较敏感,在热处理工艺上必须注意。
q355b成分Q355B是一种低合金高强度钢,其成分包括碳、硅、锰、硫、磷和铬等元素。
下面将详细介绍每个元素在Q355B中的含量和作用。
碳(C)Q355B中的碳含量为0.18-0.22%,这是一种常见的低碳钢。
碳元素可以提高钢的硬度和强度,同时还能提高钢的韧性和可焊性。
在Q355B中,适量的碳元素可以提高其强度和耐磨性,使其具有较好的可塑性和焊接性。
硅(Si)Q355B中的硅含量为0.15-0.50%,这是一种常见的合金元素。
硅元素可以提高钢材的强度、硬度和耐蚀性,同时还能改善钢材的可加工性和耐热性。
在Q355B中,适量的硅元素可以提高其强度和耐蚀性,同时还能增加其韧性和可塑性。
锰(Mn)Q355B中的锰含量为1.40-1.80%,这是一种重要的合金元素。
锰元素可以提高钢材的强度、韧性、可塑性和耐磨性,同时还能改善钢材的可加工性和耐蚀性。
在Q355B中,锰元素是主要的强化元素之一,可以显著提高其强度和耐磨性。
硫(S)Q355B中的硫含量小于0.030%,这是一种常见的杂质元素。
硫元素可以降低钢材的韧性、可塑性和冷加工性能,同时还会对焊接产生不良影响。
在Q355B中,控制硫含量可以提高其韧性、可塑性和冷加工性能,同时还能改善其焊接性能。
磷(P)Q355B中的磷含量小于0.030%,这也是一种常见的杂质元素。
磷元素可以降低钢材的韧性、可塑性和冷加工性能,同时还会对焊接产生不良影响。
在Q355B中,控制磷含量可以提高其韧性、可塑性和冷加工性能,同时还能改善其焊接性能。
铬(Cr)Q355B中的铬含量为0.30-0.50%,这是一种重要的合金元素。
铬元素可以提高钢材的耐蚀性、耐热性和耐磨性,同时还能改善钢材的可加工性。
在Q355B中,适量的铬元素可以提高其耐蚀性、耐热性和耐磨性,同时还能增加其韧性和可塑性。
其他元素除了上述元素外,Q355B中还含有少量的铜、镍、钒、钛等元素。
这些元素可以进一步提高钢材的强度、韧性、可塑性和耐磨性。
钢的组成元素钢,作为一种重要的结构材料,由多种元素组成,每种元素的含量和性质都会对钢的性能产生重要影响。
本文将从钢的组成元素出发,探讨其对钢材性能的影响。
1. 碳(Carbon):碳是钢最主要的合金元素之一,其含量通常在0.02%至2.1%之间。
碳的含量决定了钢的硬度和强度。
低碳钢具有良好的可焊性、可塑性和韧性,适用于一些机械零部件的制造。
高碳钢则具有较高的硬度和强度,适用于制作刀具和弹簧等。
2. 铁(Fe):铁是钢的基本元素,含量通常超过98%。
它决定了钢的基本性质,如导热性、导电性和磁性。
纯铁具有良好的韧性和可塑性,但缺乏硬度和强度,因此需要通过合金化来改善钢的性能。
3. 铬(Chromium):铬是一种重要的合金元素,其含量通常在0.5%至12%之间。
铬能够增加钢的耐腐蚀性和抗氧化性能,形成一层致密的氧化铬保护膜,防止钢材被氧化和腐蚀。
因此,铬合金钢广泛应用于制造不锈钢和耐蚀钢。
4. 锰(Manganese):锰是一种常见的合金元素,其含量通常在0.25%至1.65%之间。
锰能够提高钢的韧性和抗冲击性,同时也能增加钢的硬度。
锰合金钢广泛应用于制造高强度钢板和钢丝等。
5. 镍(Nickel):镍是一种重要的合金元素,其含量通常在1%至3%之间。
镍能够提高钢的强度和韧性,并且具有良好的耐腐蚀性。
镍合金钢被广泛应用于制造船舶、核电站和化工设备等。
6. 钼(Molybdenum):钼是一种常见的合金元素,其含量通常在0.2%至0.6%之间。
钼能够提高钢的热强度和耐热性,同时也能增加钢的硬度和强度。
钼合金钢广泛应用于高温设备和合金钢制品。
7. 磷(Phosphorus):磷是一种常见的杂质元素,其含量通常限制在0.04%以下。
过高的磷含量会降低钢的韧性和可塑性,容易产生冷脆性。
因此,在生产钢材时需要控制磷的含量。
8. 硫(Sulfur):硫是一种常见的杂质元素,其含量通常限制在0.05%以下。
过高的硫含量会降低钢的韧性和可塑性,容易产生热脆性。
钢中不可能除尽所有的杂质
在钢的冶炼过程中,不可能除尽所有的杂质,所以实际使用的碳钢中除碳以外,还含有少量的锰、硅、硫、磷、氧、氢、氮等元素,它们的存在,会影响钢的质量和性能。
()一•
锰和硅的影响 ● 锰和硅是炼钢过程中必须加入的脱氧剂,用以去除溶于钢液中的氧。
● 它还可把钢液中的FeO 还原成铁,并形成MnO 和2SiO 。
● 锰除了脱氧作用外,还有除硫作用,即与钢液中的硫结合成MnS ,从而在相
当大程度上消除硫在钢中的有害影响。
● 这些反应产物大部分进入炉渣,小部分残留于钢中,成为非金属夹杂物。
● 脱氧剂中的锰和硅总会有一部分溶于钢液中,冷至室温后即溶于铁素体中,
提高铁素体的强度。
● 此外,锰还可以溶入渗碳体中,形成()C Mn Fe 3,
锰和硅的固溶强化作用铁素体提高钢的强度和硬度
● 锰对碳钢的机械性能有良好的影响,它能提高钢的强度和硬度,当含锰量不
高<0.8%时,可以稍微提高或不降低钢的塑性和韧性。
● 锰提高强度的原因是它溶入铁素体而引起的固溶强化,并使钢材在轧后冷却
时得到层片较细、强度较高的珠光体,在同样含锰量和同样冷却条件下珠光体的相对量增加。
● 硅溶于铁素体后有很强的固溶强化作用,显着提高钢的强度和硬度,但含量
较高时,将使钢的塑性和韧性下降。
()二•
硫的影响 来源:
硫是钢中的有害元素,它是在炼钢时由矿石和燃料带到钢中来的杂质。
存在形式:
从FeS 相图4.25可以看出,硫只能溶于钢液中,在固态铁中几乎不能溶解,而是以FeS 夹杂的形式存在于固态钢中。
热加工开裂即热脆:
1. 硫的最大危害是引起钢在热加工时开裂,这种现象称为热脆
2. 造成热脆的原因是由于FeS 的严重偏折
3. 即使钢中含硫量不算高,也会出现Fe+FeS 共晶
4. 钢在凝固时,共晶组织中的铁依附在先共晶相一铁晶体上生长,最后把FeS 留在晶界处,形成离异共晶。
FeS Fe +共晶的熔化温度很低989度,而热加工的温度一般为1150~1250度,这时位于晶界上的FeS Fe +共晶已处于熔融状态,从而导致热加工时开裂
5. 如果钢液中含氧量也高,还会形成熔点更低的(940度)FeS FeO Fe ++三相共晶,其危害性更大
防止热脆的方法和原理:
防止热脆的方法是往钢中加入适当的锰。
由于锰与硫的化学亲合力大于铁与硫的化学亲合力,所以在含锰的钢中,硫便与锰形成MnS ,避免了FeS 的形成。
MnS 的熔点为1600度,高于热加工温度,并在高温下具有一定的塑性,故不会产生热脆。
在一般工业用钢中含锰量常为含硫量的5?10倍
热裂纹和气孔缩松:
此外,含硫量高时,还会使钢铸件在铸造应力作用下产生热裂纹,同样,也会使焊接件在焊缝处产生热裂纹。
在焊接时产生的S02气体,还使焊缝产生气孔和缩松。
硫能提高钢的切削加工性能
在易削钢中,%2.0~08.0=S W ,同时含锰%20.1~50.0=Mn W
()三•
磷的影响 来源:
—般说来,磷是有害的杂质元素,它是由矿石和生铁等炼钢原料带入的。
存在形式
从铁磷相图4.25可以看出,无论是在高温,还是在低温,磷在铁中具有较大的溶解度,所以钢中的磷一般都固溶于铁中。
冷脆和偏析:
1. 磷具有很强的固溶强化作用,它使钢的强度、硬度显着提高,但剧烈地降低
钢的韧性,尤其是低温韧性,称为冷脆。
磷的有害影响主要就在于此。
2. 此外,磷还具有严重的偏析倾向,并且它在Fe -γ和Fe -α中的扩散速度很
小,很难用热处理的方法予以消除。
在一定条件下磷也具有一定的有益作用
例如由于它降低铁素体的韧性,可以用来提高钢的切削加工性,与铜共存时可以显着提髙钢的抗大气腐蚀能力。
()四•
氮的影响 氮的淬火时效:
氮在Fe -α中的溶解度在591度时最大,约为0.1%。
随着温度的降低,溶解度急剧下降,在室温时小于0.001%,如果将含氮较高的钢从高温急速冷却下来(淬火)时,就会得到氮在Fe -α中的过饱和固溶体,将此钢材在室温下长期放置或稍加热时,教就逐渐以氮化铁的形式从铁素体中析出,使钢的强度硬度升高,塑性韧性下降,使钢材变脆,这种现象叫做淬火时效。
氮的应变时效:
另外,含有氮的低碳钢材经冷塑性变形后,性能也将随着时间而变化,即强度硬度升高,塑性韧性明显下降,这种现象称为应变时效
不管是淬火时效还是应变时效对低碳钢材性能的影响都是十分有害的 两种时效的防止和AlN 细化晶粒:
解决的方法是往钢中加入足够数量的铝,铝能与氮结合成AlN 、这样就可以减弱或完全消除这两种在较低低温度下发生的时效现象。
此外,AlN 还阻碍加热对奥氏体晶粒的长大,从而起细化晶粒作用。
()五•
氢的影响 氢的来源:
钢中的氢是由锈蚀含水的炉料或从含有水蒸气的炉气吸入的。
此外,在含氢的还原性气氛中加热钢材、酸洗及电镀等,氢均可被钢件吸收,并通过扩散迸入钢内。
氢对钢的危害是很大的:
一是引起氢脆
即在低于钢材强度极限的应力作用下,经一定时间后,在无任何预兆的情况下突然断裂,往往造成灾难性的后果。
钢的强度越高,对氢脆的敏感性往往越大。
二是导致钢材内部产生大量细微裂纹缺陷——白点
在钢材纵断面上呈光滑的银白色的斑点,在酸洗后的横断面上则呈较多的发丝状裂纹,如图4.27所示
白点对性能的影响
白点使钢材的延伸率显着下降,尤其是断面收缩率和冲击韧性降低得更多,有时可接近于零值。
因此具有白点的钢是不能使用的。
这些缺陷上主要发生在合金钢中
()六•氧及其它非金属夹杂物的影响
氧化物和非金属夹杂物举例:
1.氧在钢中的溶解度非常小,几乎全部以氧化物夹杂物的形式存在于钢中,如
Al
FeO,
,
,
,
,
O
CaO
MgO
MnO
SiO
等
2
2
3
2.除此之外,钢中往往还存在硫化铁、硫化锰,硫酸盐,氮化物及磷化物
非金属夹杂物的影响:
1.这些非金属夹杂物破坏了钢的基体的连续性,在静载荷和动载荷的作用下,往
往成为裂纹的起点。
2.它们的性质,大小、数量及分布状态不同程度地彩响着钢的各种性能,尤其
是对钢的塑性,韧性、疲劳强度和抗腐蚀性能等危害很大
因此对非金属夹杂物应严加控制
减少气体和非金属夹杂物的措施:
在要求高质量的钢材时,炼钢生产中应用真空技术、渣洗技术、惰性气体净化、电渣重熔等炉外精炼手段,可以卓有成效地减少钢中气体和非金属夹杂物。