化學元素對材料性能的影響.doc

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1、化學元素對金屬材料性能的影響C：碳含量越高，鋼的硬度越高，耐磨性越好，但塑性及韌性越差。鋼中含碳量增加，屈服點和抗拉強度升高，但塑性和沖擊性降低，當碳量0.23%超過時，鋼的焊接性能變壞，因此用于焊接的低合金結構鋼，含碳量一般不超過0.20%。碳量高還會降低鋼的耐大氣腐蝕能力，在露天料場的高碳鋼就易銹蝕；此外，碳能增加鋼的冷脆性和時效敏感性。S：硫是鋼中的有害雜質，含硫較多的鋼在高溫下進行壓力加工時，容易脆裂，這種現(xiàn)象通常稱為熱脆性。硫在通常情況下也是有害元素。使鋼產生熱脆性，降低鋼的延展性和韌性，在鍛造和軋制時造

2、成裂紋。硫對焊接性能也不利，降低耐腐蝕性。所以通常要求硫含量小于0.055%，優(yōu)質鋼要求小于0.040%。在鋼中加入0.08-0.20%的硫，可以改善切削加工性，通常稱易切削鋼。P：磷能使鋼的塑性及韌性明顯下降，特別是低溫時影響更為嚴重，這一現(xiàn)象稱為冷脆性。在優(yōu)質鋼中，硫和磷的含量應嚴格控制。但從另一方面來看，在低碳鋼中含有較高的硫和磷時，能使切削時切削易斷，對改善鋼的可切削性是有利的。在一般情況下，磷是鋼中有害元素，增加鋼的冷脆性，使焊接性能變壞，降低塑性，使冷彎性能變壞。因此通常要求鋼中含磷量小于0.045%，

3、優(yōu)質鋼要求更低些。Mn：錳能提高鋼的強度，消除或削弱硫的不良影響，并能提高鋼的淬透性。含錳量很高的高合金鋼（高錳鋼）具有良好的抗磨性及其他物理性能。在煉鋼過程中，錳是良好的脫氧劑和脫硫劑，一般鋼中含錳0.30－0.50%。在碳素鋼中加入0.70%以上時就算“錳鋼”，較一般鋼量的鋼不但有足夠的韌性，且有較高的強度和硬度，提高鋼的淬性，改善鋼的熱加工性能，如16Mn鋼比A3屈服點高40%。含錳11－14%的鋼有極高的耐磨性，用于挖土機鏟斗，球磨機襯板等。錳量增高，減弱鋼的抗腐蝕能力，降低焊接性能。Si：硅含量增加可使鋼

4、的硬度增加，但塑性及韌性下降。電工用鋼中含一定量的硅能改善軟磁性能。在煉鋼過程中加硅作為還原劑和脫氧劑，所以鎮(zhèn)靜鋼含有0.15－0.30%的硅。如果鋼中含硅量超過0.50-0.60%,硅就算合金元素。硅能顯著提高鋼的彈性極限，屈服點和抗拉強度，故廣泛用于作彈簧鋼。在調質結構鋼中加入1.0－1.2%的硅，強度可提高15－20%。硅和鉬、鎢、鉻等結合，有提高抗腐蝕性和抗氧化的作用，可制造耐熱鋼。含硅1－4%的低碳鋼，具有極高的導磁率，用于電器工業(yè)做矽鋼片。硅量增加，會降低鋼的焊接性能。W：??鎢可提高鋼的紅硬性和熱強性

5、，并可提高鋼的耐磨性。鎢熔點高，比重大，是貴生的合金元素。鎢與碳形成碳化鎢有很高的硬度和耐磨性。在工具鋼加鎢，可顯著提高紅硬性和熱強性，作切削工具及鍛模具用。Cr:??鉻能提高鋼的淬透性及耐磨性，改善鋼的抗氧化作用，提高鋼的抗腐蝕能力。??????在結構鋼和工具鋼中，鉻能顯著提高強度、硬度和耐磨性，但同時降低塑性和韌性。鉻又能提高鋼的抗氧化性和耐腐蝕性，因而是不銹鋼，耐熱鋼的重要合金元素。V:??釩能細化鋼的晶力組織，提高鋼的強度、韌性及耐磨性。當它在高溫溶入奧氏體時，可增加鋼的淬透性；反之，當它以碳化物形態(tài)存在時

6、，會降低鋼的淬透性。釩是鋼的優(yōu)良脫氧劑。鋼中加0.5%的釩可細化組織晶粒，提高強度和韌性。釩與碳形成的碳化物，在高溫高壓下可提高抗氫腐蝕能力。Mo:??鉬可顯著提高鋼的淬透性，提高熱強性，防止回火脆性，提高剩磁和矯頑力。??????鉬能使鋼的晶粒細化，在高溫時保持足夠的強度和抗蠕變能力(長期在高溫下受到應力，發(fā)生變形，稱蠕變)。結構鋼中加入鉬，能提高機械性能。還可以抑制合金鋼由于火而引起的脆性。在工具鋼中可提高紅性。Ti:??鈦能細化鋼的晶粒組織從而提高鋼的強度及韌性。在不銹鋼中，鈦能消除或減輕鋼的晶間腐蝕現(xiàn)象。?

7、?????鈦是鋼中強脫氧劑。它能使鋼的內部組織致密，細化晶粒力；降低時效敏感性和冷脆性。改善焊接性能。在鉻18鎳9奧氏體不銹鋼中加入適當?shù)拟?，可避免晶間腐蝕。Ni:??鎳能提高鋼的強度和韌性，提高淬透性，含量高時，可顯著改變鋼和合金的一些物理性能，提高鋼的抗腐蝕能力。??????鎳能提高鋼的強度，而又保持良好的塑性和韌性。鎳對酸堿有較高的耐腐蝕能力，在高溫下有防銹和耐熱能力。但由于鎳是較稀缺的資源，故應盡量采用其他合金元素代用鎳鉻鋼。B:??硼的作用是當鋼中含有微量（0.001-0.005%）硼時，鋼的淬透性可以成

8、倍的提高。AI:??鋁能細化鋼的晶粒組織，阻抑低碳鋼的時效，提高鋼在低溫下的韌性。鋁還能提高鋼的抗氧化性，提高滲氮鋼的耐磨性和疲勞強度等。??????鋁是鋼中常用的脫氧劑。鋼中加入少量的鋁，可細化晶粒，提高沖擊韌性，如作深沖薄板的08Al鋼。鋁還具有抗氧化性和抗腐蝕性能，鋁與鉻、硅合用，可顯著提高鋼的高溫不起皮性能和耐高溫腐蝕的能力。鋁的缺點是影響鋼的熱加工