1.元素:氫(H)
對鋼鐵性能的影響:
H是一般鋼中最有害的元素,,鋼中溶有氫會引起鋼的氫脆、白點等缺陷,。氫與氧,、氮一樣,在固態(tài)鋼中溶解度極小,,在高溫時溶入鋼液,,冷卻時來不及逸出而積聚在組織中形成高壓細(xì)微氣孔,使鋼的塑性,、韌度和疲勞強度急劇降低,,嚴(yán)重時會造成裂紋、脆斷,?!皻浯唷敝饕霈F(xiàn)在馬氏體鋼中,在鐵氧體鋼中不十分突出,,一般與硬度和含碳量一起增加,。
另一方面,H能提高鋼的磁導(dǎo)率,,但也會使矯頑力和鐵損增加(加H后矯頑力可增大0.5~2倍),。
2.元素:硼(B)
對鋼鐵性能的影響:
B在鋼中的主要作用是增加鋼的淬透性,從而節(jié)約其他較稀貴的金屬,與鎳,、鉻,、鉬等。為了這一目的,,其含量一般規(guī)定在0.001%~0.005%范圍內(nèi),。它可以代替1.6%的鎳、0.3%的鉻或0.2%的鉬,,以硼代鉬應(yīng)注意,,因鉬能防止或降低回火脆性,而硼卻略有促進回火脆性的傾向,,所以不能用硼將鉬完全代替,。
中碳碳素鋼中加硼,由于提高了淬透性,,可使厚20mm以上的鋼材調(diào)質(zhì)后性能大為改善,,因此,可用40B和40MnB鋼代替40Cr,,可用20Mn2TiB鋼代替20CrMnTi滲碳鋼,。但由于硼的作用隨鋼中碳的含量的增加而減弱,甚至消失,,在選用含硼滲碳鋼時,,必須考慮到零件滲碳后,,滲碳層的淬透性將低于芯部的淬透性的這一特點,。
彈簧鋼一般要求完全淬透,,通常彈簧面積不大,采用含硼鋼有利,。對高硅彈簧鋼硼的作用波動較大,,不便采用。
硼和氮及氧有強的親和力,,沸騰鋼中加入0.007%的硼,,可以消除鋼的時效現(xiàn)象,。
3.元素:碳(C)
對鋼鐵性能的影響:
C是僅次于鐵的主要元素,,它直接影響鋼材的強度、塑性,、韌性和焊接性能等,。
當(dāng)鋼中含碳量在0.8%以下時,隨著含碳量的增加,,鋼材的強度和硬度提高,,而塑性和韌性降低;但當(dāng)含碳量在1.0%以上時,隨著含碳量的增加,,鋼材的強度反而下降,。
隨著含碳量的增加,鋼材的焊接性能變差(含碳量大于0.3%的鋼材,,可焊性顯著下降),,冷脆性和時效敏感性增大,耐大氣銹蝕性下降,。
4.元素:氮(N)
對鋼鐵性能的影響:
N對鋼材性能的影響與碳,、磷相似,隨著氮含量的增加,,可使鋼材的強度顯著提高,,塑性特別是韌性也顯著降低,可焊性變差,,冷脆性加?。煌瑫r增加時效傾向及冷脆性和熱脆性,,損壞鋼的焊接性能及冷彎性能,。因此,應(yīng)該盡量減小和限制鋼中的含氮量,。一般規(guī)定氮含量應(yīng)不高于0.018%,。
氮在鋁、鈮,、釩等元素的配合下可以減少其不利影響,,改善鋼材性能,可作為低合金鋼的合金元素使用,。有些牌號的不銹鋼,,適當(dāng)增加N的含量,可以減少Cr的使用量,,可以有效降低成本,。
5.元素:氧(O)
對鋼鐵性能的影響:
O在鋼中是有害元素。它是在煉鋼過程中自然進入鋼中的,,盡管在煉鋼末期要加入錳,、硅、鐵和鋁進行脫氧,,但不可能除盡,。鋼水凝固期間,溶液中氧和碳反應(yīng)會生成一氧化碳,,可以造成氣泡,。氧在鋼中主要以FeO,、MnO、SiO2,、Al2O3等夾雜形式存在,,使鋼的強度、塑性降低,。尤其是對疲勞強度,、沖擊韌性等有嚴(yán)重影響。
氧會使硅鋼中鐵損增大,,磁導(dǎo)率及磁感強度減弱,,磁時效作用加劇。
6.元素:鎂(Mg)
對鋼鐵性能的影響:
能使鋼中夾雜物數(shù)量減少,、尺寸減小,、分布均勻、形態(tài)改善等,。微量鎂能改善軸承鋼的碳化物尺寸及分布,,含鎂軸承鋼的碳化物顆粒細(xì)小均勻。當(dāng)鎂含量為0.002%~0.003% ,其抗拉強度和屈服強度增加5%以上,,塑性基本保持不變,。
7.元素:鋁(Al)
對鋼鐵性能的影響:
鋁作為脫氧劑或合金化元素加入鋼中,鋁脫氧能力比硅,、錳強得多,。鋁在鋼中的主要作用是細(xì)化晶粒、固定鋼中的氮,,從而顯著提高鋼的沖擊韌性,,降低冷脆傾向和時效傾向性。如D級碳素結(jié)構(gòu)鋼要求鋼中酸溶鋁含量不小于0.015%,,深沖壓用冷軋薄鋼板08AL要求鋼中酸溶鋁含量為0.015%-0.065%,。
鋁還可提高鋼的抗腐蝕性能,特別是與鉬,、銅,、硅、鉻等元素配合使用時,,效果更好,。
鉻鉬鋼和鉻鋼中含Al可增加其耐磨性。高碳工具鋼中Al的存在可使產(chǎn)生淬火脆性,。鋁的缺點是影響鋼的熱加工性能,、焊接性能和切削加工性能,。
8.元素:硅(Si)
對鋼鐵性能的影響:
Si是煉鋼過程中重要的還原劑和脫氧劑:對于碳鋼中的很多材質(zhì)來說,,都含有0.5%以下的Si,,這些Si一般是由于煉鋼過程中作為還原劑和脫氧劑而帶入的。
硅能溶于鐵素體和奧氏體中提高鋼的硬度和強度,,其作用僅次于磷,,較錳、鎳,、鉻,、鎢、鉬,、釩等元素強,。但含硅量超過3%時,將顯著降低鋼的塑性和韌性,。硅能提高鋼的彈性極限,、屈服強度和屈服比(σs/σb),以及疲勞強度和疲勞比(σ-1/σb)等,。這是硅或硅錳鋼可作為彈簧鋼種的緣故,。
硅能降低鋼的密度、熱導(dǎo)率和電導(dǎo)率,。能促使鐵素體晶粒粗化,,降低矯頑力。有減小晶體的各向異性傾向,,使磁化容易,,磁阻減小,可用來生產(chǎn)電工用鋼,,所以硅鋼片的磁阻滯損耗較低,。硅能提高鐵素體的導(dǎo)磁率,使鋼片在較弱磁場下有較高的磁感強度,。但在強磁場下硅降低鋼的磁感強度,。硅因有強的脫氧力,從而減少了鐵的磁時效作用,。
含硅的鋼在氧化氣氛中加熱時,,表面將形成一層SiO2薄膜,從而提高鋼在高溫時的抗氧化性,。
硅能促使鑄鋼中的柱狀晶成長,,降低塑性。硅鋼若加熱時冷卻較快,,由于熱導(dǎo)率低,,鋼的內(nèi)部和外部溫差較大,因而斷裂,。
硅能降低鋼的焊接性能,。因為與氧的結(jié)合能力硅比鐵強,,在焊接時容易生成低熔點的硅酸鹽,增加熔渣和融化金屬的流動性,,引起噴濺現(xiàn)象,,影響焊接質(zhì)量。硅是良好的脫氧劑,。用鋁脫氧時酌情加一定量的硅,,能顯著提高率的脫氧性。硅在鋼中本來就有一定的殘存,,這是由于煉鐵煉鋼時作為原料帶入的,。在沸騰鋼中,硅限制在
9.元素:磷(P)
對鋼鐵性能的影響:
P是由礦石帶入鋼中的,,一般說磷也是有害元素,。磷雖能使鋼材的強度、硬度增高,,但引起塑性,、沖擊韌性顯著降低。特別是在低溫時,,它使鋼材顯著變脆,,這種現(xiàn)象稱"冷脆"。冷脆使鋼材的冷加工及焊接性變壞,,含磷愈高,,冷脆性愈大,故鋼中對含磷量控制較嚴(yán),。高級優(yōu)質(zhì)鋼:P<0.025%,;優(yōu)質(zhì)鋼:P<0.04%;普通鋼:P<0.085%,。
P的固溶強化及冷作硬化作用很好,,與銅聯(lián)合使用,提高低合金高強度鋼的耐大氣腐蝕性能,,但降低其冷沖壓性能,,與硫、錳聯(lián)合使用,,改善切削性,,增加回火脆性及冷脆敏感性。
磷可提高比電阻,,且由于容易粗晶而可使矯頑力和渦流損失降低,,于磁感而言,則在弱中磁場下磷含量高的鋼磁感會提高,含P硅鋼的熱加工也并不困難,,但由于它會使硅鋼具冷脆性,,含量≯0.15%(如冷軋電機用硅鋼含P=0.07~0.10%)。
磷是強化鐵素體作用最強的元素,。(P對硅鋼再結(jié)晶溫度和晶粒長大的影響將超過同等硅含量作用的4~5倍。)
10.元素:硫(S)
對鋼鐵性能的影響:
硫來源于煉鋼的礦石與燃料焦炭,。它是鋼中的一種有害元素,。硫以硫化鐵(FeS)的形態(tài)存在于鋼中,F(xiàn)eS和Fe形成低熔點(985℃)化合物,。而鋼材的熱加工溫度一般在1150~1200℃以上,,所以當(dāng)鋼材熱加工時,由于FeS化合物的過早熔化而導(dǎo)致工件開裂,,這種現(xiàn)象稱為“熱脆”,。降低鋼的延展性和韌性,在鍛造和軋制時造成裂紋,。硫?qū)附有阅芤膊焕?,降低耐腐蝕性。高級優(yōu)質(zhì)鋼:S<0.02%~0.03%,;優(yōu)質(zhì)鋼:S<0.03%~0.045%,;普通鋼:S<0.055%~0.7%以下。
由于其切屑發(fā)脆而可得到非常光澤的表面,,所以可用于制要求負(fù)荷不大而具高表面光潔度的鋼制件(名為快削鋼),,(如Cr14)有意加進少量的硫(=0.2~0.4%)。某些高速鋼工具鋼進行硫化表面,。
各種元素對鋼鐵性能的影響(中)
各種元素對鋼鐵性能的影響(下)
本文轉(zhuǎn)自網(wǎng)絡(luò)