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对钢性能产生影响的19种元素

对钢性能产生影响的19种元素 瑞隆物资集团
2024-09-02
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导读：对钢性能产生影响的19种元素，你了解多少呢？

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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)：



    磷是由矿石带入钢中的，一般说磷也是有害元素。磷虽能使钢材的强度、硬度增高，但引起塑性、冲击韧性显著降低。特别是在低温时，它使钢材显著变脆，这种现象称"冷脆"。冷脆使钢材的冷加工及焊接性变坏，含磷愈高，冷脆性愈大，故钢中对含磷量控制较严。高级优质钢：P<0.025%;优质钢：P<0.04%;普通钢：P<0.085%。

五、硫(S)：
    硫来源于炼钢的矿石和燃料焦炭，是钢材中的一种有害元素。
    硫以硫化铁（FeS）的形态存在于钢材中，FeS和Fe形成低熔点（985℃）的化合物，而钢材的热加工温度一般在1150-1200℃，所以当钢材热加工时，FeS化合物会过早熔化导致工件开裂，这种现象称为“热脆”。含硫量越高，热脆现象越严重，故必须对钢材中的含硫量进行控制。
    高级优质钢S<0.02-0.03%，优质钢S<0.03-0.045%，普通钢S<0.055%-0.07%。在个别情况下也会有需要添加硫的情况，比如在钢中加入0.08-0.20%的硫，可以改善切削加工性，通常称易切削钢。
硫对焊接性能也不利，会降低耐腐蚀性。


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，使钢材具有良好的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；还能提高钢材的淬透性，是很重要的合金元素。

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。



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