简要分析钢材的化学成分对钢材性能有何影响

如题所述

钢材中除主要化学成分Fe铁以外,还含有少量的碳(C)、硅(Si)、锰(Mn)、磷(P)、硫(S)、氧(0)、氮(N)、钛(TO、钒(V)等元素,这些元素虽含量很少,但对钢材性能的影响很大。 碳是决定钢材性能的最重要元素,它影响到钢材的强度、塑性、韧性等机械力学性能。当钢中含碳量在0.8%以下时,随着含碳量的增加,钢的强度和硬度提高,塑性和韧性下降;但当含碳量大于1.0%时,随含碳量增加,钢的强度反而下降。一般工程用碳素钢均为低碳钢,即含碳小于0.25%,工程用低合金钢含碳小于0.52%。
钢中有益元素有锰、硅、钒、钛等,控制掺入量可冶炼成低合金钢。
钢中主要的有害元素有硫、磷及氧,要特别注意控制其含量。
磷是钢中很有害的元素之一,主要溶于铁素体起强化作用。磷含量增加,钢材的强度、硬度提高,塑性和韧性显著下降。特别是温度愈低,对塑性和韧性的影响愈大,从而显著加大钢材的冷脆性。磷也使钢材可焊性显著降低,但磷可提高钢的耐磨性和耐蚀性。
硫也是很有害的元素,呈非金属硫化物夹杂物存在于钢中,降低钢材的各种机械性能。由于硫化物熔点低,使钢材在热加工过程中造成晶粒的分离,引起钢材断裂,形成热脆现象,称为热脆性。硫使钢的可焊性、冲击韧性、耐疲劳性和抗腐蚀性等均降低。
氧是钢中有害元素,主要存在于非金属夹杂物中,少量熔于铁素体内。非金属夹杂物降低钢的机械性能,特别是韧性。氧有促进时效倾向的作用。氧化物所造成的低熔点亦使钢的可焊性变差。
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第1个回答  2019-11-06
如下元素是不同钢种都有的化学元素。
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。
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。
4、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。
5、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。
当然,不同的钢种还有其他元素对钢材的性能影响大。如不锈钢,镍(ni),铬(cr)对性能影响也很大。
第2个回答  推荐于2016-07-07
碳:存在于所有的钢材,是最重要的硬化元素。有助于增加钢材的强度,我们通常希望刀具级别的钢材拥有0.6%以上的碳,也成为高碳钢。

磷是钢中有害杂质之一。含磷较多的钢,在室温或更低的温度下使用时,容易脆裂,称为“冷脆”。钢中含碳越高,磷引起的脆性越严重。一般普通钢中规定含磷量不超过 0.045%,优质钢要求含磷更少。

硫在钢中偏析严重,恶化钢的质量。在高温下,降低钢的塑性,是一种有害元素,它以熔点较低的FeS的形式存在。

铬:增加耐磨损性,硬度,最重要的是耐腐蚀性,拥有13%以上的认为是不锈钢。尽管这么叫,如果保养不当,所有钢材都会生锈。

锰:重要的元素,有助于生成纹理结构,增加坚固性,和强度、及耐磨损性。

钼:碳化作用剂,防止钢材变脆,在高温时保持钢材的强度,出现在很多钢材中。

镍:保持强度、抗腐蚀性、和韧性。

硅:有助于增强强度。和锰一样,硅在钢的生产过程中用于保持钢材的强度。

钨:增强抗磨损性。将钨和适当比例的铬或锰混合用于制造高速钢。

钒:增强抗磨损能力和延展性。一种钒的碳化物用于制造条纹钢。在许多种钢材中都含有钒。
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