合金元素对钢材机械性能的影响课件Word下载.docx
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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。
6、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,但同时降低塑性和韧性。
铬又能提高钢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。
7、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。
8、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。
9、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。
10、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。
11、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。
12、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。
13、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。
14、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。
15、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。
16、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。
17、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。
18、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。
六、合金元素对钢的性能影响
2006-08-2813:
43:
00
表1—37主要合金元素对钢的性能影响
元素
名称
强
度
弹
性
冲击
韧度
屈
服
点
硬
伸
长
蛊
断面
收缩
率
低温
韧性
高温
强度
耐
磨
被切
削性
锻
压
渗碳性能
渗氮
性能
抗氧
化性
耐
蚀
性
冷却
速度
Mr①
+
O
--
-
·
Mn②
---
+++
Cr
++
Ni①
Ni②
Si
Cu
M0
C0
V
++++
W
Al
Ti
S
P
注:
“+”表示提高,“一’’表示降低,“O”表示没有影响,“·
”表示影响情况尚不清楚,多个“+”或“一”表示提
高或降低的强烈程度。
①表示在珠光体钢中;
②表示在奥氏体钢中。
表1—38主要合金元素对钢性能影响的有关说明
元素名称
对性能主要影响
主要作用为细化晶粒和脱氧,在渗氮钢中能促成渗氮层,含量高时,能提高高温抗氧化性,耐H2s气体的腐蚀作用,固溶强化作用大,提高耐热合金的热强性,有促使石墨化倾向
B
微量硼能提高钢的淬透性,但随钢中碳含量增加,淬透性的提高逐渐减弱以至完全消失
C
含量增加,钢的硬度和强度也提高,但塑性和韧性随之下降
有固溶强化作用,使钢具有红硬性,提高高温性能、抗氧化和耐腐蚀性,为高温合金及超硬高速钢的重要合金元素,提高钢的Ms点,降低钢的淬透性
提高钢的淬透性,并有二次硬化作用,增加高碳钢的耐磨性,含量超过12%时,使钢具有良好的高温抗氧化性和耐氧化性介质腐蚀作用,提高钢的热强性,是不锈耐酸钢及耐热钢的主要合金元素,但含量高时易产生脆性
含量低时,作用和镍相似,含量较高时,对热变形加工不利,如超过O.30%时,在热变形加工时导致高温铜脆现象,含量高于O.75%时,经固溶处理和时效后可产生时效强化作用。
在低碳合金钢中,特别是与磷同时存在,可提高钢的抗大气腐蚀性,2%一3%的铜在不锈钢中可提高对硫酸、磷酸及盐酸等的抗腐蚀性及对应力腐蚀的稳定性
Mn
降低钢的下临界点,增加奥氏体冷却时的过冷度,细化珠光体组织以改善其力学性能,为低合金钢的重要合金元素,能明显提高钢的淬透性,但有增加晶粒粗化和回火脆性的不利倾向
Mo
提高钢的淬透性,含量0.5%时,能降低回火脆性,有二次硬化作用。
提高热强性和蠕变强度,含量2%~3%时,提高抗有机酸及还原性介质腐蚀能力
N
有不明显的固溶强化及提高淬透性的作用,提高蠕变强度,与钢中其他元素化合,有沉淀硬化作用,表面渗氮,提高硬度及耐磨性,增加抗蚀性,在低碳钢中,残余氮会导致时效脆性
Nb
固溶强化作用很明显,提高钢的淬透性(溶于奥氏体时),增加回火稳定性,有二次硬化作用,提高钢的强度、冲击韧性,当含量高时(大于碳含量的8倍),使钢具有良好的抗氢性能,并提高热强钢的高温性能(蠕变强度等)
Ni
提高塑性及韧性,(提高低温韧性更明显),改善耐蚀性能,与铬、钼联合使用,提高热强性,是热强钢及不锈耐酸钢的主要合金元素之一
固溶强化及冷作硬化作用很好,与铜联合使用,提高低合金高强度钢的耐大气腐蚀性能,但降低其冷冲压性能,与硫、锰联合使用,改善切削性,增加回火脆性及冷脆敏感性
Pb
改善切削加工性
RE
包括镧系元素及钇和钪等17个元素,有脱气、脱硫和消除其他有害杂质作用,改善钢的铸态组织,O.2%的含量可提高抗氧化性、高温强度及蠕变强度,增加耐蚀性
改善切削性。
产生热脆现象,恶化钢的质量,硫含量高,对焊接性产生不好影响
常用的脱氧剂,有固熔强化作用,提高电阻率,降低磁滞损耗,改善磁导率,提高淬透性,抗回火性,对改善综合力学性能有利,提高弹性极限,增加自然条件下的耐蚀性。
含量较高时,降低焊接性,且易导致冷脆。
中碳钢和高碳钢易于在回火时产生石墨化
固溶强化作用强,但降低固溶体的韧性,固溶于奥氏体中提高钢的淬透性,但化合钛却降低钢的淬透性。
改善回火稳定性,并有二次硬化作用,提高耐热钢的抗氧化性和热强性,如蠕变和持久强度,且改善钢的焊接性
固溶于奥氏体中可提高钢的淬透性,但化合状态存在的钒,会降低钢的淬透性,增加钢的回火稳定性,并有很强的二次硬化作用,固溶于铁素体中有极强的固溶强化作用。
细化晶粒以提高低温冲击韧性,碳化钒是最硬耐磨性最好的金属碳化物,明显提高工具钢的寿命,提高钢的蠕变和持久强度,钒、碳含量比超过5.7时,可大大提高钢抗高温高压氢腐蚀的能力,但会稍微降低高温抗氧化性
有二次硬化作用,使钢具有红硬性,提高耐磨性,对钢的淬透性、回火稳定性、力学性能及热强性的影响均与钼相似,稍微降低钢的抗氧化性
Zr
锆在钢中作用与铌、钛、钒相似,含量小时,有脱氧、净化和细化晶粒的作用,提高钢的低温韧性,消除时效现象,提高钢的冲压性能
各成分的含量皆指质量分数。
****************钢材的质量及性能是根据需要而确定的,不同的需要,要有不同的元素含量.
(1)碳;
含碳量越高,刚的硬度就越高,但是它的可塑性和韧性