|
|
发表于 2009-6-30 11:36:59
|
显示全部楼层
来自: 中国湖北十堰
化学元素对金属材料性能的影响
/ U3 N) H% k, j: X/ f; b7 J$ G4 JC:
% q& C6 p" r" v( N) Q' `碳含量越高,钢的硬度越高,耐磨性越好,但塑性及韧性越差。
! V* i. m% S8 D; U8 @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。 1 h* ?+ `- [$ G' b
S: Y) t( u6 J+ c( f& N2 s
硫是钢中的有害杂质,含硫较多的钢在高温下进行压力加工时,容易脆裂,这种现象通常称为热脆性。% O# \( P% Y1 D/ {1 I/ |
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。
9 `7 N% x/ b: i' J3 e' u2 x5 aP:& R+ q' z4 h$ L4 f) f# o
磷能使钢的塑性及韧性明显下降,特别是低温时影响更为严重,这一现象称为冷脆性。 _3 Z3 A- b7 k% n
在优质钢中,硫和磷的含量应严格控制。但从另一方面来看,在低碳钢中含有较高的硫和磷时,能使切削时切削易断,对改善钢的可切削性是有利的。
8 r. }5 r8 p9 Y1 V! P1 f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。
- w; {; C% A" Y; K% c, `Mn:
& a. @6 t' v/ b8 ]3 N o; ~) W锰能提高钢的强度,消除或削弱硫的不良影响,并能提高钢的淬透性。含锰量很高的高合金钢(高锰钢)具有良好的抗磨性及其他物理性能。
% Y: p& C. @% @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 j+ o( { I1 c/ ]7 Y$ TSi:" y$ ?$ Y0 ~* ^: t3 k H p$ z
硅含量增加可使钢的硬度增加,但塑性及韧性下降。电工用钢中含一定量的硅能改善软磁性能。( o; C/ @5 _) ~) \; _
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。
0 x; U( C2 Z& `+ v. P! hW:! P7 \9 v# d$ i4 J% ?# S6 T
钨可提高钢的红硬性和热强性,并可提高钢的耐磨性。: c3 }/ R# U0 w, a6 ~' F
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。
; C( v Y1 z- ~9 `2 xCr:6 \" S/ U) D2 f' S% I
铬能提高钢的淬透性及耐磨性,改善钢的抗氧化作用,提高钢的抗腐蚀能力。: x2 q, o. [/ b7 |7 L( H
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。4 t9 ?/ W, @& z: Q2 `3 m
V:$ H2 _* {; n: R1 o3 z# M/ r) S
钒能细化钢的晶力组织,提高钢的强度、韧性及耐磨性。当它在高温溶入奥氏体时,可增加钢的淬透性;反之,当它以碳化物形态存在时,会降低钢的淬透性。
/ G3 x& C, i9 t* }9 E* j I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。 s" {& N5 ~( K
Mo:9 y K" s& V& ?: l/ v) n2 K
钼可显著提高钢的淬透性,提高热强性,防止回火脆性,提高剩磁和矫顽力。8 \( \% w& ^3 S* s; g% e& M
钼能使钢的晶粒细化,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。! B. | F0 M# M- h+ Q
Ti:1 e6 N) r1 h5 _1 L5 m/ i3 t
钛能细化钢的晶粒组织从而提高钢的强度及韧性。在不锈钢中,钛能消除或减轻钢的晶间腐蚀现象。
2 y% f. e1 c! ` 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。
/ D* y+ E. i% Y; YNi:
/ M: ^+ D/ {. i8 F2 ]( Q1 w) d 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。3 n, U/ u) i0 Z7 C" H8 D* H
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。( N' ~7 ^7 v7 p& T4 K
B:( M( N/ g* p v- Q* Q
硼的作用是当钢中含有微量(0.001-0.005%)硼时,钢的淬透性可以成倍的提高。& L) |' \! |* m6 m3 J
AI:8 y% K9 E% _% I9 V
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。铝还能提高钢的抗氧化性,提高渗氮钢的耐磨性和疲劳强度等。
0 C. p [6 j* c8 {0 V" F. V3 f 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。
* V; x; L/ N$ R; zCu:
; g+ D! Z% r- H6 ~' ^% }. l& J 铜在钢中突出的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。 |
|