元素p和s对钢的性能有哪些影响

常用的合金元素有铬(Cr) , 镍(Ni),钼(Mo) , 钨(W) , 钒(V) , 钛(Ti),铌(Nb),锆(Zr) , 钴(Co),硅(Si),锰(Mn),铝(Al),铜(Cu),硼(B),稀土等 。

元素p和s对钢的性能有哪些影响

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图:化合反应
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1、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,当碳量0.23%超过时,钢的焊接效能变坏,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 。
2、矽(Si\硅的旧称):在炼钢过程中加矽作为还原剂和脱氧剂,所以镇静钢含有0.15-0.30%的矽 。如果钢中含矽量超过0.50-0.60%,矽就算合金元素 。矽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%的矽,强度可提高15-20% 。矽和钼、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 。含矽1-4%的低碳钢,具有极高的导磁率,用于电器工业做矽钢片 。矽量增加,会降低钢的焊接效能 。
3、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 , 改善钢的热加工效能,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,降低焊接效能 。
4、磷(P):在一般情况下,磷是钢中有害元素,增加钢的冷脆性,使焊接效能变坏 , 降低塑性,使冷弯效能变坏 。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 。硫对焊接效能也不利,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 。
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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,提高淬透性和热强效能,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 , 能提高机械效能 。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 。改善焊接效能 。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 。
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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 。铌可改善焊接效能 。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,特别是大气腐蚀效能 。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 。


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