钢材组成成分及钢材性能影响.pptxVIP

Jay _jing 2017-03-24 钢材组成成分与钢材性能影响 目录 主要成分 01 碳 02 硅、锰 03 硫、磷 04 氧、氮 05 铝、钛、钒、铌、铬、钼、镍、钨、钴、铜、铝、硼、稀土 06 1.主要成分： 钢材中的化学成分，主要是铁（Fe）,其次是碳（C），故常被称为碳铁合金； 另外，还含有少量必定存在的有益合金元素硅（Si）和锰（Mn）; 有些钢材还可含有为了改善提高性能而加入的钒（V）,鈮（Nb）,钛（Ti）,镍（Ni）,铝（Al）和稀土元素等有益合金元素； 除此之外，钢材中还含有微量的磷（P），硫（S）,氮（N）,氧（O）和氢（H）等有害元素。 2.碳 碳是决定钢材性能的主要元素。随着含碳量的增加，钢的强度、硬度提高，塑性、韧性降低。 大于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 当钢中含碳量在0.8%以下时，随着含碳量的增加，钢材的强度和硬度提高，而塑性和韧性降低 但当含碳量大于1．o%时，随着含碳量的增加，钢材的强度反而下降。随着含碳量的增加，钢材的焊接性能变差（含碳量大于0.23%的钢材，可焊性显著下降），冷脆性和时效敏感性增大，耐大气锈蚀性下降 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 一般工程所用碳素钢均为低碳钢，即含碳量小于0.25%；工程所用低合金钢，其含碳量小于0.52% 3.硅、锰 硅和锰是钢材中的有益元素。 硅和锰是在炼钢时为了脱氧加入硅铁和锰铁而留在钢中的合金元素。硅的含量在1%以内，可提高钢材的强度，对塑性和韧性没有明显影响。但含硅量超过1%时，钢材冷脆性增加，可焊性变差。 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.硅、锰 锰的含量为0.8%～1%时，可显著提高钢的强度和硬度，几乎不降低塑性及韧性。 当其含量大于1%时，在提高强度的同时，塑性及韧性有所下降，可焊性变差 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.硫(S) 、磷(P) 硫和磷是钢材中主要的有害元素， 炼钢时由原料带入。硫能够引起热脆性，热脆性严重降低了钢的热加工性和可焊性。硫的存在还使钢的冲击韧性、疲劳强度、可焊性及耐蚀性降低。 降低模具钢的延展性和韧性，在锻造和轧制时造成裂纹。 硫元素对模具钢的焊接性能也不利，降低其耐腐蚀性。所以通常要求硫含量小于0.055%，优质钢要求小于0.040%。 但是在模具钢中加入0.08-0.20%的硫，可以改善切削加工性，称易切削模具钢 4.硫(S)、磷(P) 磷能使钢材的强度、硬度、耐蚀性提高，但显著降低钢材的塑性和韧性，特别是低温状态的冲击韧性下降更为明显，使钢材容易脆裂，这种现象称为冷脆性。冷脆性使钢材的冲击韧性以及焊接等性能都下降 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 5.氧(O)、氮(H) 氧和氮是钢材中的有害元素，它们是在炼钢过程中进入钢液的。这些元素的存在降低了钢材的强度、冷弯性能和焊接性能。氧还使钢材的热脆性增加，氮还使钢材的冷脆性及时效敏感性增加 6.铝、钛、钒、铌、铬、钼、镍、钨、钴、铜、铝、硼、稀土 铝、钛、钒、铌等元素是钢材中的有益元素，它们均是炼钢时的强脱氧剂，也是合金钢中常用的合金元素。适量地加入这些元素，可以改善钢材的组织，细化晶粒，显著提高钢材的强度和改善钢材的韧性 钛(Ti)、是强脱氧剂。钛能显著提高强度，改善韧性、可焊性，但稍降低塑性。钛是常用的微量合金元素它能使模具钢的内部组织致密，细化晶粒力；降低模具钢时效敏感性和冷脆性。改善模具钢焊接性能。在Cr18Ni9不锈钢中加入适当的钛，可避免晶间腐蚀 钒(V)、是弱脱氧剂。钒加入钢中可减弱碳和氮的不利影响，有效地提高强度，但有时也会增加焊接淬硬倾向，钒也是常用的微量合金元素。钒元素是模具钢的优良脱氧剂。