钢材中微量元素介绍
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钢铁冶炼中的微量元素分析技术钢铁是现代化工基础产业及国民经济发展的基础材料之一,其在制造机械、建筑、运输、航空航天和电力等各个领域都有重要应用。
而钢铁冶炼中的微量元素则对钢铁材料的性能、结构、质量等方面都有着至关重要的影响。
因此,钢铁冶炼中的微量元素分析技术显得尤为重要。
一、钢铁冶炼中的微量元素有哪些?在钢铁冶炼过程中,微量元素主要指的是8种化学元素,它们是氮、硫、磷、氧、铝、钒、铬和铜。
这些元素除了氧外,都能以无法忽略的浓度存在于钢铁中,并影响钢铁的性能。
二、为什么钢铁冶炼中的微量元素要进行分析?钢铁冶炼中微量元素的含量虽然很小,但是它们对钢铁性能和结构有着明显的影响。
例如,铜的添加可以提高钢铁的耐蚀性能,却会降低钢铁的强度和塑性。
铝的添加可大大提高抗锈能力和耐热性,但它无法增加钢铁的硬度。
因此,为充分利用微量元素在钢铁中的作用,必须对钢铁中微量元素的含量进行分析和控制。
三、钢铁冶炼中的微量元素分析技术有哪些?1.原子吸收光谱法原子吸收光谱法是最常用的分析方法之一。
该方法使用原子光谱仪测量钢铁样品中微量元素的含量。
原子吸收光谱仪能够对特定波长的光的吸收量进行测量,从而确定样品中的微量元素含量。
2.伏安法伏安法也可用于溶解钢铁样品中的微量元素水平。
该方法通过利用特定电位下的电流大小来测量样品中微量元素的含量。
3.荧光光谱法荧光光谱法涉及测量材料的发光性质。
通过照射样品并测量发光,可以对样品中的元素进行分析。
该方法可用于检测钢铁样品中的氮、硫等微量元素。
4.离子层析色谱法离子层析色谱法使用离子交换树脂将钢铁样品中的微量元素分离,并根据移动时间确定元素含量。
该方法适用于分析磷、铬、铝等元素的含量。
四、结语在钢铁冶炼中,微量元素是一种极其重要的元素,它们对钢铁的质量与性能起着至关重要的影响。
因此,钢铁冶炼中的微量元素分析技术也显得极为重要。
对于钢铁生产企业而言,在运用科学合理的分析方法的同时,也需要加强对于新技术的研究和应用,以保证钢铁在制造过程中的性能和质量的稳定性,满足市场的需求。
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。
钢中微量微量元素的作用碳(C):增加钢的强度硬度,可段性,降低韧性,加工性,易产生裂纹,如化合物(碳化铁)在时,含量越多越脆硬。
锰(Mn):锰是良好的脱氧剂合脱硫剂。
钢中都含有一定量的锰,它能消除合减弱由于硫引起的钢的热脆性,从而改善钢的热加工性能。
锰合铁形成固熔体,提高钢中铁素体和奥氏体的强度和硬度。
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。
硅(Si)硅能溶入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,和矾等元素强。
但Si超过3%时,将显著降低钢的塑性和韧性。
含硅的钢在氧化气氛中加热时,表面将形成以层SiO2薄膜,从而提高钢在高温时的抗氧化性Si能将底钢的焊接性能。
因为与的亲和力Si比Fe强,在焊接时容易形成底熔点的硅酸盐,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。
氮(N):氮能部分溶入铁中,有固溶强化和提高淬透性,但不显著。
有于氮化物在晶界上析出,能提高晶界高温强度,增加钢的儒变度。
与钢中其它元素化合,有沉淀硬化作用,对钢抗蚀性影响不顾显著。
氢(H):对合金有不利的影响,因其会造成焊道的开裂,增加脆硬性。
硫(S):提高硫和锰的含量,可改善钢的切削性能,在易切削钢中硫作为有益元素加入。
但硫在钢中的偏析严重恶化钢的质量,在高温下,降低钢的塑性,是一种有害元素。
磷(P):磷在钢中有固溶强化和冷作硬化作用强作为合金元素加入钢中,能提高钢的强度和港的耐大气腐蚀性能,但能降低钢的塑性和韧性,致使钢在冷加工时容易脆裂,也即所谓的“冷脆”现象。
磷对焊接性也有不良影响。
磷是有害元素,应严加控制,一般含量不大于0.030%-0.040%。
铬(ge):铬能增加二次硬化作用,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,使钢具有良好的高温抗氧化性和耐氧化性介质腐蚀作用,还增加钢的热强性。
钢材的主要化学成分
钢材的主要化学成分主要包括铁、碳和少量的其他元素。
具体来说,以下是一些常见的钢材成分:
1. 铁(Fe):钢材的主要成分,通常占总成分的大部分。
2. 碳(C):钢材中的碳含量通常在0.02%到2.1%之间。
碳的
含量决定了钢材的硬度和强度。
3. 锰(Mn):锰是钢材中常见的合金元素之一,通常以0.3%
到2%的含量存在。
锰的添加可以提高钢材的强度和韧性。
4. 硅(Si):硅通常以0.2%到2%的含量存在于钢材中。
硅的
加入可以提高钢材的抗氧化性和热稳定性。
5. 磷(P)和硫(S):这两个元素是钢材中常见的杂质元素。
磷和硫的含量应尽量降低,因为它们会降低钢材的可焊性和韧性。
6. 铬(Cr)和镍(Ni):这些元素常用于不锈钢中,以提高其抗腐蚀性能。
此外,钢材中还可能包含其他元素,如钼(Mo)、钒(V)、钛(Ti)等,以满足特定的性能需求。
具体的化学成分会根据
钢材的种类和规格而有所差异。
钢材中各微量元素的作用钢材中有各种微量的元素,在为了提高钢材的某一方面的物理性能或者化学性能的时候就会提高一些有益微量元素的含量或者减少一些有害微量元素的含量。
有益的微量元素有碳元素、铬元素、锰元素、钼元素、镍元素、硅元素、钨元素和钒元素等,微量的有害元素主要是指磷元素和硫元素。
这些微量元素在钢材中起到了强度、韧性、耐磨性、耐震性、耐腐蚀性等关键作用。
首先碳元素在钢材中的作用是至关重要的。
如果说钢材是建筑行业的骨,那么碳元素就是钢材中的骨。
碳元素主要作用就是加钢材的硬度。
碳的含量越高,钢材的硬度就越高,钢材中碳的含量和钢材钢材的硬度是正比关系。
但是任何事情都是一把双刃剑,在碳的含量越高时,钢材的硬度会越来越高,但是钢材的塑性和韧性却会越来越差,钢材中碳元素的含量和钢材的塑性、韧性成反比。
所以我们要好好利用碳元素,让钢材的硬度提高和塑性和韧性提高之间做出优化曲线,进行选择。
铬元素能提高钢的钢材的淬透性和耐磨性。
淬透性就是指的是提高钢材在淬火和元素渗透的过程,耐磨性指的是钢材在不断反复摩擦过程中不容易损坏。
铬元素还能够改善钢材的抗腐蚀性和抗氧化性,铬元素含量越高的情况下,在热处理或者焊接等加温情况下可能控制氧化皮的产生,而且在钢材遇到酸与碱的情况下,可以缓解酸碱的腐蚀能力。
锰元素能够提高钢的强度,使钢材能够承受扭矩和压力、剪切力。
并且和铬元素一样能够提高钢材的淬透性,在钢材中有一种含锰量很高的合金钢,它具有十分好的耐磨性能和强度、硬度等其他的物理性能。
我们常常把它叫做高锰钢。
钼元素可以明显的提高钢材的淬透性,这一个功能和铬、锰元素的功能一样。
但是钼元素还可能防止钢材的回火脆性,这样使得需要进行回火处理的钢材含钼元素的重要性。
而且钼元素还有一个非常重要的作用就是能够提高钢材的剩磁性和娇顽性能。
钼元素是耐热钢不可或缺的元素。
镍元素也可以钢材的淬透性,还可以增加钢的强度和韧性。
当镍元素的含量显著提高时,钢材的抗腐蚀能力。
钢中的合金元素与杂质元素碳(C)、硅(Si)、锰(Mn)、磷(P)、硫(S)通常被称为钢铁材料的五大元素。
C,Si,Mn对钢铁材料是有益的,称为合金元素;P和S则是有害元素,称为杂质元素;N、H、O等元素的影响。
(1)锰的影响锰在钢中的存在也属于有益元素,它与氧有较强的亲合力,具有较好的脱氧能力,在炼钢时作为脱氧剂加入。
另外锰与硫的亲合力很强,在钢液中与硫形成M n S,起到去硫作用,大大的消除了硫的有害影响。
钢中的含锰量一般为0.25~0.80%,它一部分溶入铁素体起到固溶强化作用,提高铁素体的强度,锰还可溶入渗碳体形成合金渗碳体(F e,M n)3C,使钢具有较高的强度;另一部分锰与硫形成M n S,与氧形成M n O,这些非金属夹杂物大部分进入炉渣。
(2)硅的影响硅在钢中的存在属于有益元素,由于它与氧有很大的亲合力,具有很好地脱氧能力。
在炼钢时作为脱氧剂加入,S i+2F eO=2F e+Si O2,硅与氧化铁反应生成二氧化硅(Si O2)非金属夹杂物,一般大部分进入炉渣,消除了F e O的有害作用。
但如果它以夹杂物形式存在于钢中,将影响钢的性能。
碳钢中的含硅量一般S i%≤0.4%,它大部分溶入铁素体,起固溶强化作用,提高铁素体的强度,而使钢具有较高的强度。
(3)硫的影响硫在钢中是有害的杂质。
液态时F e、S能够互溶,固态时Fe几乎不溶解硫,而与硫形成熔点为1190℃的化合物F e S。
形成的共晶体(γ-F e+F eS)以离异共晶形式分布在γ-F e晶界处。
若将含有硫化铁共晶体的钢加热到轧制、锻造温度时,共晶体熔化,进行轧制或锻造时,钢将沿晶界开裂,这种现象称为钢的“热脆”或“红脆”。
磷在钢中的存在一般属于有害元素。
在1049℃时,磷在F e中的最大溶解度可达 2.55%,在室温时溶解度仍在1%左右,因此磷具有较高的固溶强化作用,使钢的强度、硬度显著提高,但也使钢的塑性,韧性剧烈降低,特别是使钢的脆性转折温度急剧升高,这种现象称为冷脆。
各化学元素对钢材的影响钢材是一种重要的结构材料,用于建筑、制造、汽车等领域。
化学元素可以对钢材的性能产生不同的影响,包括强度、硬度、耐腐蚀性等。
下面将详细讨论各化学元素对钢材的影响。
1.碳(C):碳是钢材中最重要的元素之一,它对钢的强度和韧性有重要影响。
高碳钢具有较高的强度和硬度,但韧性较差。
低碳钢具有较好的可塑性和韧性,但强度较低。
适度的碳含量可以使钢材获得最佳的强度和韧性平衡。
2.硅(Si):硅可以提高钢材的硬度和抗腐蚀性。
在不锈钢制备过程中,硅可以帮助形成氧化铬层,从而提高钢材的耐腐蚀性能。
同时,硅还可以降低钢铁的磁性。
3.锰(Mn):锰可提高钢材的强度和硬度,并改善钢材的韧性。
锰和碳一起形成的碳化锰有助于提高钢的硬度和均匀性。
4.磷(P)和硫(S):磷和硫是常见的杂质元素,在通常情况下不利于钢材的性能。
磷会导致钢材脆性增加,而硫则会降低钢材的韧性。
因此,在钢材制备过程中,通常需要控制磷和硫的含量。
5.铬(Cr):铬是不锈钢中的重要合金元素,可以提高钢材的耐腐蚀性和抗氧化性。
铬与氧反应形成的氧化铬层可以防止钢材进一步氧化和腐蚀。
6.镍(Ni):镍可以提高不锈钢的抗腐蚀性和强度。
镍与铬一起形成的不锈钢可以在氧化环境下维持其表面亮度和防腐蚀能力。
7.钼(Mo):钼可以改变钢材的显微组织,提高钢材的强度和硬度,提高对热和机械应力的抵抗能力。
钼还可以增加钢材的耐蚀性,提高其在恶劣环境条件下的使用寿命。
8.钛(Ti):钛可以增加钢材的强度和硬度,并提高抗腐蚀性能。
通过与碳一起反应,钛可以形成碳化钛,改善钢材的耐磨性。
综上所述,化学元素对钢材的影响非常重要。
不同元素的含量可以调节钢材的强度、硬度、可塑性和抗腐蚀性能。
因此,在钢材制备和合金设计过程中,必须仔细控制化学元素的含量,以获得最佳性能的钢材。
钢材中微量元素介绍钢材材质成份解析一、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,当碳含量超过0.23%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。
二、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。
三、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。
四、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。
五、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。
六、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。
钢材中各微量元素对其性能的作用不论是板材还是建材,各种材质的质量和性能是根据不同的需要而确实的,而钢材不同的质量要求和级别要求的不同就是靠其中的微量元素来决定的,例如我们经常用的低合金板,它本身就为五个级别Q345(A、B、C、D、E),五个级别的不同就是靠其中的S、P等微量元素的含量不同来区分的,微量元素含量不同它们所具有性能也有所不同。
那么钢材中各微量元素对本身性能会产生什么作用呢?庞志刚就收集了一些各微量元素对钢材性能的影响资料,大家可以了解一下:(1)碳:含碳量越高,钢的硬度就越高,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)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。
(7)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。
(8)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。
(9)钨:能提高钢的红硬性和热强性,并能提高钢的耐磨性。
(10)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。
(11)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。
钢材材质成份解析一、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,当碳含量超过0.23%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。
二、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。
三、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。
四、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。
五、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。
六、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。
七、镍(Ni):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。
八、钼(Mo):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。
九、钛(Ti):钛是钢中强脱氧剂。
它能使钢的内部组织致密,细化晶粒力;降低时效敏感性和冷脆性。
改善焊接性能。
在铬18镍9奥氏体不锈钢中加入适当的钛,可避免晶间腐蚀。
十、钒(V):钒是钢的优良脱氧剂。
钢中加0.5%的钒可细化组织晶粒,提高强度和韧性。
钒与碳形成的碳化物,在高温高压下可提高抗氢腐蚀能力。
十一、钨(W):钨熔点高,比重大,是贵生的合金元素。
钨与碳形成碳化钨有很高的硬度和耐磨性。
在工具钢加钨,可显著提高红硬性和热强性,作切削工具及锻模具用。
十二、铌(Nb):铌能细化晶粒和降低钢的过热敏感性及回火脆性,提高强度,但塑性和韧性有所下降。
在普通低合金钢中加铌,可提高抗大气腐蚀及高温下抗氢、氮、氨腐蚀能力。
铌可改善焊接性能。
在奥氏体不锈钢中加铌,可防止晶间腐蚀现象。
十三、钴(Co):钴是稀有的贵重金属,多用于特殊钢和合金中,如热强钢和磁性材料。
十四、铜(Cu):武钢用大冶矿石所炼的钢,往往含有铜。
铜能提高强度和韧性,特别是大气腐蚀性能。
缺点是在热加工时容易产生热脆,铜含量超过0.5%塑性显著降低。
当铜含量小于0.50%对焊接性无影响。
十五、铝(Al):铝是钢中常用的脱氧剂。
钢中加入少量的铝,可细化晶粒,提高冲击韧性,如作深冲薄板的08Al钢。
铝还具有抗氧化性和抗腐蚀性能,铝与铬、硅合用,可显著提高钢的高温不起皮性能和耐高温腐蚀的能力。
铝的缺点是影响钢的热加工性能、焊接性能和切削加工性能。
十六、硼(B):钢中加入微量的硼就可改善钢的致密性和热轧性能,提高强度。
十七、氮(N):氮能提高钢的强度,低温韧性和焊接性,增加时效敏感性。
十八、稀土(Xt):稀土元素是指元素周期表中原子序数为57-71的15个镧系元素。
这些元素都是金属,但他们的氧化物很象“土”,所以习惯上称稀土。
钢中加入稀土,可以改变钢中夹杂物的组成、形态、分布和性质,从而改善了钢的各种性能,如韧性、焊接性,冷加工性能。
在犁铧钢中加入稀土,可提高耐磨性。
碳(C)在不锈钢中的作用碳在奥氏体和铁素体不锈钢中以间隙元素存在于固溶体中,是奥氏体不锈钢中最有效地固溶强化元素;在高碳马氏体不锈钢中,会有共晶碳化物和其他碳化物生成,对硬度及耐磨性非常有利,适合于生产各类刀具。
经固溶处理的奥氏体不锈钢中,碳以固溶体存在,当C>0.03%时,若将钢置于538~815℃的温度范围内,碳可能以碳化物形式在晶界析出,同时形成贫铬(Cr)区(焊接时最易产生的现象),这种现象成为敏化析出(Susceptibility),使不锈钢增加了晶界腐蚀的敏感性;铁素体不锈钢亦会产生铬的碳化物而引起晶界腐蚀现象。
目前的技术手段,只有在奥氏体不锈钢中把碳元素含量将至0.03%以下,或通过加入钛(Ti)或Nb(铌)元素以形成稳定的碳化物,来避免敏化及防止出现贫铬(Cr)区(Poor - Cr Zone)及避免焊接时产生的刀状腐蚀。
名词解释(Terms’Definition)❶间隙元素(interstitial element):是指在金属中熔质原子(碳,氧,氮等原子)填入溶剂金属点阵中的间隙位置,所形成的一种固溶体的一种补充元素,起到稳定其金属原子晶格形式的作用。
❷固溶体(solid solution):是金属物在一定结晶构造位置上离子的互相置换,而不改变整个晶体的结构及对称性;固溶体分为三种:替代式固溶体、填隙式固溶体和缺位式固溶。
❸敏化析出(sensitization):不锈钢钢中的碳(通常含0.03%)与铬结合,在热处理过程中或在焊接过程中在晶界析出;形成的碳化物使晶界出现贫铬,发生局部的晶界腐蚀,降低了材料的耐应力腐蚀性。
❹贫铬区(Poor - Cr Zone):是指不锈钢中的碳元素与晶界处的铬结合,使晶界处的铬含量降低并析出; .造成不锈钢表面或内部局部铬含量低于平均含量的区域。
贫铬区的出现,通常是碳化铬析出的结果。
❺刀状腐蚀(Knife Line Attack):简称刀蚀。
在含有稳定元素的奥氏体不锈钢中(如1Cr18Ni9Ti,Cr18Ni12Mo3Ti等),焊接热影响区的过热区在腐蚀介质作用下,发生沿熔合线走向的深沟状似刀痕的腐蚀,称为刀状腐蚀。
铬(Cr)在不锈钢中的作用铬是不锈钢中不可缺少的元素,不锈钢的耐蚀性和抗氧化性都由随着的Cr含量的增加而增加;因为Cr在不锈钢表面形成一层薄的氧化膜,阻碍或防止不锈钢的进一步氧化和腐蚀,在氧化环境中这层膜得到了强化。
在Fe-Cr系中,在所有温度下当Cr含量超过12%,均体现为铁素体;但高温情况下可能产生一下奥氏体组织,其原因是因为含有一定量的C和N元素的缘故。
名词解释-------------间隙相:当非金属原子半径与金属原子半径比值小于0.59时,形成具有简单晶格的间隙化合物,称为间隙相;当比值大于0.59时,形成具有复杂结构的间隙化合物。
中间相:两组元A和B组成合金时,除了可形成以A为基体或以B为基体的固溶体外(端际固溶体)外,还可能形成晶体结构与A,B两组元均不相同的新相。
空淬效应:钢在一定条件下淬火时获得淬硬层(马氏体层)深度。
它是衡量各个不同钢种接受淬火能力的重要指标之一;淬透性主要取决于其临界冷却速度的大小,而临界冷却速度则主要取决于过冷奥氏体的稳定性。
镍(Ni)在不锈钢中的作用最近镍价一直上涨,影响了不锈钢价格的波动。
但镍对于不锈钢有什么影响?镍是不锈钢中仅次于铬的重要合金元素。
为了耐还原性酸和碱介质的腐蚀,钢中仅含铬是不够的,铬必须加入镍。
镍促进不锈钢钝化膜的稳定性,提高不锈钢的热力学稳定性。
因此,不锈钢中铬和镍共存,可显著强化不锈钢的不锈性和耐蚀性。
镍对不锈钢的高温抗氧性有益,但对高温抗硫化性有害。
因为镍与硫作用易形成低熔点硫化物。
而低熔点硫化物的形成会显著降低钢的热加工性。
镍与铬组合能显著提高奥氏体不锈钢在苛性介质(例如NaOH)中的耐蚀性,镍还提高18-8不锈钢耐氯化物应力腐蚀的性能。
虽然在耐点蚀、耐缝隙腐蚀的PRE 值(Cr+3.3Mo+16N,此值越大,耐点蚀、耐缝隙腐蚀性能越强)中并没有镍的作用在内,但在低铬、钼的通用铬镍奥氏体不锈钢中,镍的作用还是有益的。
镍是奥氏体形成的稳定元素,若含Ni量约为8%时,Fe-Ni系中在室温下为奥氏体组织,具有很好的可成型性,更好地焊接性,优异的韧性。
Ni对高温性能,特别是强度,冶金稳定性和保护性氧化膜的稳定性都有明显地提高。
在铁素体不锈钢中,加入Ni可提高韧性及弯曲性能,焊接性能及耐蚀性。
在沉淀硬化不锈钢中,Ni是重要元素。
在双相钢中,通过调整Cr和Ni的含量的变化,可改变铁素体的百分比,Ni还可以改善双相钢抗全面腐蚀和抗应力腐蚀性能。
Ni在奥氏体不锈钢中会降低其熔点,平均增加1%的镍含量,就可降低其4.4℃。
随着Ni的增加而是δ相减少;但是热加工性,低温塑性和韧性可得到改善,其成型性能(深冲性能增加,加工硬化性能降低,还可增加在硫酸中的钝化(passivation)作用。
镍能显著改善不锈钢的塑、韧性,可使具有脆性转变温度的一些不锈钢的脆性温度下移。
镍可提高一些不锈钢的冷成型性和焊接性,降低奥氏体不锈钢的冷加工硬化倾向。
镍可提高一些不锈钢的冷成型性和焊接性,降低奥氏体不锈钢的冷加工硬化倾向。
此外,Ni的另一方面的作用是表现了在其不锈钢及镍合金指数上不可替代的“王道”;一种足以让不锈钢和镍金属从业者们“HIGH”到极致的“摇头丸”;一种其金融属性已经远远超出其实际价值的“产业利益链”。
锰(Mn)在不锈钢中的作用锰元素可形成无限固溶体,有着强烈稳定奥氏体不锈钢结构的作用;并且对于铁素体和奥氏体不锈钢均有较强的固溶强化作用,提高了不锈钢的硬度和强度。
Mn是不锈钢生产的重要合金元素,在CrNi系不锈钢生产中作为脱氧元素,一般加入1.5%Mn,在Cr-Mn-Ni-N ,Cr-Mn-N系不锈钢中作为重要的合金化元素,一般加入6—20%。
和Cr-Ni奥氏体不锈钢相比,Cr-Mn-Ni-N奥氏体不锈钢最大的区别是大量地加入了合金元素Mn、N,从而带来了一系列的性能变化。
在奥氏体中,锰一般以合金形式存在,且含量小于2%;此含量对于不锈钢组织不会造成明显的影响。
但是锰元素,在不锈钢生产过程中被视为脱氧作用的残留元素看待。