影响钢材工作性能的因素.docVIP

影响钢材工作性能的因素 化学成分 钢材的主要化学成分是铁和少量的碳，另外还有一些合金元素和有害杂质元素，这些元素对钢材的性能影响很大。 组成元素 对钢材性能的影响 碳 对钢材的强度.塑性.韧性和焊接性有决定性的影响，随着碳含量的增加，钢材的抗拉强度和屈服强度增加，塑性.冷弯性能和冲击韧性，特别是低温冲击韧性降低，焊接性也变坏，所以钢材中的碳含量不能过高。 锰 是结构钢的合金元素，当含量不多是能显著提高钢的冷脆性能.屈服强度和抗拉强度而又不过多地降低塑性和冲击韧性，锰对脱钢中的有害元素的含量有作用，能减除硫的有害作用，但过量时会使钢材变脆和塑性降低。 硅 因能使钢中纯铁体晶粒细小和均匀分布，是一种熔炼有较好性能镇静钢的脱氧剂，适量的硅可以提高钢的强度，而对钢的塑性.冷弯性能哈冲击韧性及焊接性无显著不良影响，过量的硅会降低钢的塑性和冲击韧性，恶化钢材的抗腐蚀性和焊接性。 硫 硫和铁化合成硫化铁，散布在纯铁体层中，当温度在800-1200度时熔化而使钢材出现裂纹，称为“热脆”现象，使钢的焊接性变坏，硫还能降低钢的塑性和冲击韧性。 氧 有害作用同硫，增加钢的脆性 磷 磷使钢材在低温时韧性降低并容易产生脆性破坏，称为“冷脆”现象，高温时也使钢的塑性变差。 氮 作用类似于磷，能显著降低钢的塑性和冲击韧性并增大其“冷脆”性 铝作为脱氧剂或合金化元素加入钢中，铝脱氧能力比硅、锰强得多。铝在钢中的主要作用是细化晶粒、固定钢中的氮，从而显著提高钢的冲击韧性，降低冷脆倾向和时效倾向性。如D级碳素结构钢要求钢中酸溶铝含量不小于0.015％，深冲压用冷轧薄钢板08～要求钢中酸溶铝含量为0.02％-0.07％。 铝还可提高钢的抗腐蚀性能，特别是与钼、铜、硅、铬等元素配合使用时，效果更好。冶炼缺陷的影响 刚冶炼后因浇注方法不同可分为沸腾钢.半镇静钢.镇静钢和特殊镇静钢，钢材的冶炼缺陷越少质量越好，主要的冶炼缺陷有：偏折.非金属夹杂.裂纹和起层等。 缺陷类型 解释说明 偏折 钢材中的某些杂质元素分布不均匀即杂质元素集中在某一部分，偏折将严重影响钢材的性能，特别是硫磷等元素的偏折将会使钢材的塑性.冲击韧性.冷弯性和引炉性变差 非金属杂质 如夹杂的硫化物.氧化物等对钢材的性能产生恶劣的影响 裂缝和起层 在厚度方向分成多层但仍然相互连接而并未分离叫分层，这些缺陷降低了钢材的冷弯性能和冲击韧性，以及疲劳强度和抗脆断能力 热处理的作用 经过适当的热处理可显著提高钢材的强度并保持良好的塑性和韧性。 残余应力的影响 残余应力是由于钢材在加工过程中温度不均匀冷却产生的，是一种自相平衡的应力，它不影响构件的静力强度，但降低了构件的刚度和稳定性。 温度的影响 1.“蓝脆”现象? 一般在200度以内钢材的性能变化不大，但在250度左右钢材的抗拉强度有所提高，而塑性.冲击韧性变差，钢材变脆，钢材在此温度范围内破坏时常呈脆性破坏特征，成为“蓝脆”（表面氧化呈兰色）。 低温冷脆 ?? 当温度从常温开始下降时，钢材的强度稍有提高，但脆性倾向变大，塑性和冲击韧性下降，当温度下降到某一数值时，钢材的冲击韧性突然显著下降，使钢材产生脆性端裂，该现象叫低温冷脆。 应力集中的影响 应力集中 在荷载作用下截面突变处的某些部位将产生高峰应力，其余部位应力较低且分布不均匀（如图），这种现象为应力集中。 ? 下图是带有不同槽口试件的静力拉伸试验的应力-应变曲线：