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決定鋼材性能最重要的元素

生活 更新时间:2024-08-16 14:27:56

元素1:H(氫)

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,在固态鋼中溶解度極小,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微氣孔,使鋼的塑性、韌度和疲勞強度急劇降低,嚴重時會造成裂紋、脆斷。“氫脆”主要出現在馬氏體鋼中,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能提高鋼的磁導率,但也會使矯頑力和鐵損增加(加H後矯頑力可增大0.5~2倍)。

元素2:B(硼)

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,從而節約其他較稀貴的金屬,與鎳、鉻、钼等。為了這一目的,其含量一般規定在0.001%~0.005%範圍内。它可以代替1.6%的鎳、0.3%的鉻或0.2%的钼,以硼代钼應注意,因钼能防止或降低回火脆性,而硼卻略有促進回火脆性的傾向,所以不能用硼将钼完全代替。

中碳碳素鋼中加硼,由于提高了淬透性,可使厚20mm以上的鋼材調質後性能大為改善,因此,可用40B和40MnB鋼代替40Cr,可用20Mn2TiB鋼代替20CrMnTi滲碳鋼。但由于硼的作用随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後,滲碳層的淬透性将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。對高矽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象。

決定鋼材性能最重要的元素(各種元素對鋼材的影響)1

元素3:C(碳) 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。

當鋼中含碳量在0.8%以下時,随着含碳量的增加,鋼材的強度和硬度提高,而塑性和韌性降低;但當含碳量在1.0%以上時,随着含碳量的增加,鋼材的強度反而下降。

随着含碳量的增加,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,耐大氣鏽蝕性下降。

元素4:N(氮)

對鋼鐵性能的影響:

N對鋼材性能的影響與碳、磷相似,随着氮含量的增加,可使鋼材的強度顯著提高,塑性特别是韌性也顯著降低,可焊性變差,冷脆性加劇;同時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,應該盡量減小和限制鋼中的含氮量。一般規定氮含量應不高于0.018%。

氮在鋁、铌、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。有些牌号的不鏽鋼,适當增加N的含量,可以減少Cr的使用量,可以有效降低成本。

元素5:O(氧)

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、矽、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、沖擊韌性等有嚴重影響。

氧會使矽鋼中鐵損增大,磁導率及磁感強度減弱,磁時效作用加劇。

元素6:Mg(鎂)

對鋼鐵性能的影響:

能使鋼中夾雜物數量減少、尺寸減小、分布均勻、形态改善等。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小均勻。當鎂含量為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。

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