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发表于 2010-3-19 10:09:24
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来自: 中国上海
12、Cu' [/ O* q5 g+ a& |8 [$ P
(1)铜的有益作用:' B( t# X5 H7 f) P& ~
1)能提高钢中奥氏体的稳定性,所以可提高可淬性和淬透性,在A体钢中加2
8 B" [8 _: e! n2 F4 T( `" d4 `~4%Cu,可提高抗酸力。
9 u+ B, d. G+ L& N6 x/ ?1 }) S4 X2)有强化铁素体的作用,在铁素体中加Cu,可提高它在某些还原性介质中的耐蚀性和改善钢的韧性。
1 N& r& R R, W* o, J3)在低合金钢中加入0.20%左右的Cu,特别当和P联合使用时,可提高钢对大气的抗蚀力,当含Cu量超过0.75%时,可以经过沉淀硬化处理提高钢强度。4 j; }7 \3 ~; w* a' t
4)Cu是一种强烈的石墨化元素,用于炼制石墨钢。(Cu钢的时效硬化是因为Cu在α铁中的溶解度变化很大,在830℃时达3.5%,到20℃则降至0.35%,所以含Cu>0.35%者可促进时效硬化。)4 S7 h, l7 Z7 m5 y# d1 y) z! H
(2)铜的不良影响是:& R. w: p2 r% D# Q @
1)含Cu量较高时将导致钢具热脆性,而使热锻轧加工困难。' V( l3 a+ ?7 b9 B1 n" S! M
2)含Cu过多会使矫顽力和磁滞损失增加,于磁钢不利。
* h! |, w) J4 L S2 {3)“铜脆”——在钢的缺陷一文中指出当Cu>0.2%时,加热过程由于表面发生选择性氧化,使Fe先Cu而发生氧化,而表层Cu含量即相对增加形成一层薄膜,然后向扩散形成含Cu网络,在1030℃即容易锻裂。适量加Ni可生成熔点较高的Cu-Ni固溶体,可降低“铜脆”。
* D' B% u# f2 d" b/ k' |9 D3 P综合来说,含Cu<0.7%会溶于α-Fe中,促使碳不氧化,对磁性无大影响。含Cu=0.5%时,防锈能力可提高15倍;含Cu>0.7%时将出现不均匀混合物,而使矫顽力和磁滞损失增加,并使铜变脆。0 S0 j; I! W8 ` B4 t1 p4 _
(3)一般合金钢中含铜量:/ D2 u+ K) W9 d0 ~4 M) z
1)硅钢:含Cu=0.2~0.3%
$ p" v6 [' Y; F) C; Z7 @ G2)轴承钢:含Cu≤0.25%,且Cu+Ni≤0.50%,因为Cu会引起时效硬化而影响轴承精度,Ni会降低淬火层硬度。; w/ O: N" W, H, P+ r/ n
3)低合金钢:Cu≤0.2%(对低合金高强度钢,合金元素含量一般地都限制在≯0.2%范畴)。
! G. S! U( J. ?+ I4 G4)不锈钢:含Cu=2~4%(Cr18Ni9Cu3Ti等)。, s2 J) C! s) M) A' H8 l
5)石墨钢:含Cu=0.6%
! f3 |' a3 P& F! r5 H+ J
6 l) c: Q( G- x" ]13、S
8 f; @' Y+ ?2 C# Y. G5 p# \8 l(1)硫的有益作用是:
1 C4 q% g" C" i C9 R0 M1)由于其切屑发脆而可得到非常光泽的表面,所以可用于制要求负荷不大而具高表面光洁度的钢制件(名为快削钢)。
( l/ k g) \# M* ~! l9 V6 k# S2)某此高速钢工具钢进行硫化表面以达到如下目的。
5 v$ n: t% j* ` U7 K: {1 P) Y(2)硫的不良影响是:, f, u" j, S% j; L0 }
1)引起热脆:主要是因易生成(Fe+FeS)易熔共晶体分布于奥氏体晶界所致。
5 Q, Y% L" e8 q' K" N2)硫能使结构钢的塑性银屏剧降低,使工具钢的淬裂敏感性增高。
" I, K6 M# ?+ {3 o; ^; h(3)、一般合金钢中的含S量:
; D6 n. D8 m* ~3 R1)一般地说,硫对各种钢均为有害的杂质元素,所以均限制它的含量。
5 d" l5 K: @) D普通碳钢S≤0.05%,酸性转炉冶炼,18MnSi及25MnSi钢允许含S≯0.05%).1 s- X! W, \3 s( z# Y" f5 ?0 J
轴承钢S≤0.02%! R# J" }; f* S6 J# K e) G
优质碳钢S≤0.04%' s& b0 \5 e" s3 i; h5 X8 L# @5 V
高级优质钢S≤0.03%1 p: ~; Z+ k4 u1 _
仅有极个别要求表面很光洁的钢(如Cr14)有意加进少量的硫(=0.2~0.4%)(Cr14可做螺钉、螺母、磁轮及其它螺纹零件,其表面光滑,耐磨性好)1 q( u- F9 A2 ]3 }
/ q' T- p; U) H* D( ~' q* `8 M14、P
' p) {, ~1 N; e& U: S2 `(1)磷的有益作用:
5 w7 ^4 h. g) D B; S7 [1)由于其切屑发脆得到光洁的表面而加进快削钢,制受荷不大的零件。
, v% @' S$ ?% {7 F2)某些高速钢,工具钢进行磷化表面处理以达到如下目的……+ N: v2 n/ c/ }: f
3)磷可提高比电阻,且由于容易粗晶而可使矫顽力和涡流损失降低,于磁感而言,则在弱中磁场下磷含量高的钢磁感会提高。而在磁场下则磷含量增高而磁感略有减弱。含P硅钢的热加工也并不困难。所以硅钢中有时加磷,但由于它会使硅钢具冷脆性。所以其量甚微≯0.15%(如冷轧电机用硅钢含P=0.07~0.10%)。4 n2 c, f9 q' \6 O' ~1 ]. J* G
4)磷是强化铁素体作用最强的元素。(P对硅钢再结晶温度和晶粒长大的影响将超过同等硅含量作用的4~5倍。)
# s# E1 u+ V; F1 \% j(2)磷的不良影响:4 I, B) z" p5 v' p1 K. v; U
1)磷溶于铁素体中,会使其晶格歪曲,晶粒长大,而且有冷脆性。P>0.13%时脆性特甚,P使钢破断能转变温度增高的作用比碳强约20倍。
- M$ l4 _9 N4 z8 q( F, @- h2)和Mn一样使钢晶粒粗化。5 x% h9 ^6 J/ g" L
(3)一般合金钢的磷含量:- {- \: M5 F5 D) a( d
普通碳钢P≯0.055%
8 _1 M7 b6 g. t& S. M% l轴承钢
1 S2 N$ |) [, ?' q7 B6 p% wP≯0.027%+ X l8 Z5 {3 t* D
P+S≯0.045%* I1 l; T5 {' G* Z2 k) r- r* @
优质碳钢# d& E2 h6 C+ O0 D
P≯0.045%. p$ e, C$ u' f" T: x: q. n6 N
$ p$ ` i8 O# J# j( Q
合金钢
6 {/ Z# j2 \0 A7 L1 i& W- D) B/ @P≯0.15%
( h5 ?/ f% P+ O R6 h hP+C≯0.025%, u/ S( M& S6 v' ^% n: w& R
高级优质钢1 `4 c1 R Y7 p
P≯0.035%
' u' \$ J: w- K: k8 ]2 L
. `9 z* W; k- h+ K! R15、B
; Y! t" l! p2 c& }/ E(1)硼的有益作用:
% }; q# C# \7 Z z: T3 e1)钢中加入微量的硼(0.0005~0.005%)即可显著提高钢的淬透性,此时对其它性能等无影响或影响甚小。——这在一定程度上可代替Ni(Cr、Mo)* {8 f* |% G5 @, _9 P' `
2)硼对钢的淬裂敏感性影响很小。
& T5 k% I* X; R! }9 e0 V* k) y ~* i3)结构钢中的硼会降低钢材在正火后的冲击值,但在淬火+低温回火后,却能得到良好的冲击值。
& o7 I8 |+ X: _" t! H3 U8 [4)低碳硼钢渗碳性能良好,表面碳浓度不易过度增大。所以可得到高强度和疲劳强度,渗碳后可直接淬火,对缺口敏感性也很小。渗碳硼钢以含C≯1%为宜。& J# l& Y5 Y. R% O) s
5)中碳硼钢在调质后有良好的综合机械性能。(其回火稳定性,回火脆性、疲劳极限与强度、硬度的关系等基本上同无硼钢)。( p7 m$ p0 _; k$ B8 d! c
6)硼钢的热加工性能良好,同一般合金结构钢。
9 o" g7 t. j, D) p, H8 F# Y" F7)硼溶于固溶体,晶格变大,使强度提高,晶界中硼有阻止再结晶扩散作用,所以可增加钢的热强性。1 x) z. W9 ]) P8 C% U. S
- w; m' n* Z9 @8 k- }+ {& T/ t' {(2)硼的不良影响:- N/ _) Q) ~* u, ~
1)含B量超过0.007%时,容易引起脆性(有说珠光体为此值,其它类钢可多些)。* n& n& J ?4 p. {# f
2)会降低A体晶粒粗化的温度,易粗晶,但加铝可改善。
$ [: u; ?) s. C/ p b7 P7 N; K, e, a4 |3)在尺寸硼钢热处理时心部易生针状铁素体而影响机械性能。' _3 R/ x3 A' w! G- \" a
4)硼与O、N亲和力很强,易生非金属夹杂,且因此应多加硼量。为克服此缺陷可于冶炼时加0.1~0.12%Al和0.06~0.04%Ti以脱氧,去氮(Al、Ti未考虑烧损值)。# G, [. I$ P/ V4 k6 X3 Z% H2 R
一般合金钢中含B量:0.001~0.005%: p3 f- `3 l* L( C1 @! M; J; v% \
(目前仅合金结构钢中有硼钢含值如前,而其它含硼钢还少见到,国外硼钢品种较多,但其含量均不超过0.005%,否则淬透性反而变劣)。
/ V9 j! E% {, c, E$ S2 v' I
2 T% R+ s- H1 s1 G; b16、N
( T4 x2 `6 y+ q& u(1)氮的有益作用:
& ^6 X! |) Q: Z6 A( @1)N亦是强烈的A体形成元素,在这点上它与Ni相似,比Ni作用强27倍,特别在不锈钢中得到广泛注意。它有可能是代替Ni的重要元素之一,特别与Ni其同作用,稳定A体效果更好,尤利代Ni。
) n. z7 F, {6 {* p2)N还可在复杂的A体钢中借氮化物的析出而产生弥散硬化。因此,可在无显著成绩脆性的情况下提高它的热强性。9 \1 M) b. }- D# H
3)N能提高高铬钢,特别是含V的的高铬工具钢的热硬性。N能使这些钢的二次硬度的回火温度的间段增大,并使此间段向更高温方面移动,所以可得到较好的综合性能,在高铬钢中N还能改善其热加工性能。
' h0 D7 c, `# d3 `" }& l* v4)N在铁素体中可促使A体形成,由于γ相的出现,可减小晶粒粗化倾向,所以可改善钢的韧性和焊接性能。
9 Y. b5 D J$ Z( j' I" n5)N对磁钢的影响较大:如当N溶解在钢中的固溶体状态存在时会使矫顽力稍增而磁导率降低,当形成AlN、FeN等非金属夹杂影响就加剧。N还是引起硅钢片磁时效的主要因素之一。一般说一定数量的夹杂对得到取向组织是有益的。所以它可阻碍位向不适合的晶粒生长。从而使取向合适的晶粒加速成长。N对取向冷轧变压的质量也有很大影响,过多或过少的含N量都不易使N量使冷轧硅钢片获得大晶粒和高磁性。适宜的含量是N=0.01~0.1%或更低至0.001%,但要获得更好磁性,最好能在热处理后将冷轧硅钢片中残留N除去。 c2 _9 _" m% s/ b
6)钢的表面渗N,可使它得到高的表面硬度(RC70)500~600℃中进行和耐磨性,高的疲劳极限和抗蚀性(600~700℃中进行)。+ y6 m4 s8 L7 R. O! P# D# ^" k1 v
7)铬锰钢中加入0.35~0.45%以上的N即可得单一的A体组织。
# I% N' B0 R @! J(2)氮的不良影响:+ r/ z( t$ {% n- L
1)它与合金元素生成氮化物是非金属夹杂,更重要的是降低了合金元素的作用。1 c0 J. w! R5 @* Y* K) e
2)含N钢在退火过程中因氮化物析出而会显著降低它的塑性。
$ Z5 Z" v8 }9 ]3)含N钢在锻造过程中N会产生挥发,所以工业用钢中含N成分标准是很难拟订的。9 l# v$ z% p' W7 y8 `; ]5 v8 U
4)由实际表明,在一定含量的Cr,N钢中,必有一与其相适应的最小Mn含量,如低于这一Mn含量,钢在凝固时N就会逸出,而成气孔。例含Cr 15%,N 0.45%,Mn的最小含量为14.5~15%。/ [4 u8 K' d) x- T" g- ]
(3)一般合金钢中含N量:
6 _: E4 }' ^. w* X3 h' Y: k" d1)硅钢(冷轧):N=0.01~0.1%或更低至0.001%, O. H3 F3 p' K1 w% F) T* U/ }: W
2)不锈铬钢:N=(1/75~1/100)Cr%
6 x* W% _( d! [3 i N4 g, v5 u; [6 q3)氮化钢:38CrMoAlA、25CrMo2VA等9 [# {+ Q9 ?9 S9 a: l
Cr18Mn10Ni5Mo3N钢其含N≤0.3%(用于尿素工业),有铬锰氮钢及铬锰氮镍钢等。如Cr17Mn8Ni5N,目前铬锰氮钢因为具有良好的耐氧化可抗腐蚀的性能,其它性能需求也不坏,故它用来代替铬镍A体钢而取得相当成效,但无镍之铬锰氮钢,因为锭中容易产生严重气泡而未能多用。
# ]0 L: I, v# I注:TiN常呈规则晶状,颜色金黄。
$ m0 o+ G: V" P8 _# J& ?
7 M) i) @. Z5 G) ?17、H
3 O9 C- E0 N4 w' E9 E. |( D0 }4 T氢的作用:/ @+ S O T1 x) }
1)H 能提高钢的磁导率,但也会使矫顽力和铁损增加(加H后矫顽力可增大0.5~2倍)。
Y n: r+ ^$ |- o2)H与C作用能生成甲烷(CH4),所以H 的存在会促进脱碳。
' Z$ ]: ~& F3 I8 T/ s3)H是一般钢中最有害的元素。因为它是产生钢中白点的罪魁祸首,实验知钢中形成白点的危险含H量为5~6cm3/100gFe,主要是因为A体可溶H量大,而冷至低温珠光体则溶解度大大减小,所以当冷却过快,高压氢气来不及析出钢外,高压氢的张力与其它诸种应力作用,即可能超过材料的σb,因此产生许多微裂,此即谓之白点。实践知640~650℃最易使A体转变为珠光体,200℃则最关于钢中的危险含H量,不同的资料有不同的数据。
# ?- x4 K- U- w4 S* r, [6 ]4 k) ?' ^2 M
18、O1 S2 I# P) l+ h
氧的作用:
' r7 T% K& E$ t4 Q1)残存于钢锭中的氧,或扩散到金属表层的氧,均易使晶界氧化而形成脆性的氧化物夹层,把(A体晶粒隔绝开来。以至在随后的变形加工中引起晶间裂纹(后者也即常说的过烧)。实践知,只要钢中含O量超过0.03~0.04%,其强度和塑性就明显下降。
( y. Y* M$ s, H! g8 C2)氧与碳的作用,可能将钢中碳烧损以至造成脱碳,但是当有过量氧的情况下,则表面脱碳层将被完全烧成氧化皮而反而成了一层保护膜,而使脱碳过程减慢。(此时烧损金属较多,其作用还要看氧化皮的组织改善性。: M" q) R4 F0 J t
3)氧会使硅钢中铁损增大,磁导率及磁感强度减弱,磁时效作用加剧。
w' x& Q% p! N/ G7 k$ B4)FeO在高温时稳定,但当温度降低至560℃以下时则易分解成Fe3O4及α-Fe,钢加热后在空气中慢冷则可能出现Fe2O3。(钢中氧化物塑性差,氧化后则几乎无塑性) |
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