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鋼材材質由哪些元素組成?

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鋼材材質由哪些元素組成?

發布日期:2020-05-19 作者: 點擊:

所謂鋼材就是指鋼錠、鋼坯或鋼材通過壓力加工製成所需要的各種形狀、尺寸和性能的材料。那鋼材和鐵是同一種材料嗎?它們之間的區別在哪裏呢?


鋼和鐵之間的區別在於碳含量不同。鐵可以通過精煉轉化為鋼。


現代鋼鐵生產流程是將鐵礦石在高爐中冶煉成生鐵,將鐵水注人轉爐或電爐冶煉成鋼,再將鋼水鑄成連鑄坯或鋼錠,經鍛造、軋製、擠壓、拉拔、冷彎等塑性變形方法、拋光、鍍塗等表麵處理方法及各種熱處理(及焊接等)方式,加工成具備各種形狀、性能及表麵狀態,能滿足各種用途的鋼材。


鋼材材質


鋼是含碳量為0.03% - 2%的鐵碳合金。碳鋼是最常用的普通鋼,冶煉方便、加工容易。按含碳量不同,碳鋼又分低碳鋼、中碳鋼和高碳鋼。以碳鋼為基礎加入一種或多種合金元素,使鋼的組織結構和性能發生變化,稱為合金鋼(又叫特種鋼),常加人鋼中的合金元素有Si、 W、Mn、Cr、Ni、Mo、V、Ti等。


通過以上了解,想必大家都知道了什麽是鋼,什麽是鐵,接下來再來學習學習鋼材材質的組成吧!


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1、碳(C):

鋼中含碳量增加,屈服點和抗拉強度升高,但塑性和衝擊性降低,當碳含量超過0.23%時,鋼的焊接性能變壞,因此用於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鏽蝕;此外,碳能增加鋼的冷脆性和時效敏感性。


2、矽(Si):

在煉鋼過程中加矽作為還原劑和脫氧劑,所以鎮靜鋼含有0.15-0.30%的矽。如果鋼中含矽量超過0.50-0.60%,矽就算合金元素。矽能顯著提高鋼的彈性極限,屈服點和抗拉強度,故廣泛用於作彈簧鋼。在調質結構鋼中加入1.0-1.2%的矽,強度可提高15-20%。矽和鉬、鎢、鉻等結合,有提高抗腐蝕性和抗氧化的作用,可製造耐熱鋼。含矽1-4%的低碳鋼,具有極高的導磁率,用於電器工業做矽鋼片。矽量增加,會降低鋼的焊接性能。


3、錳(Mn):

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,用於挖土機鏟鬥,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。


4、磷(P):

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於0.045%,優質鋼要求更低些。


5、硫(S):

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,在鍛造和軋製時造成裂紋。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於0.055%,優質鋼要求小於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。


6、鉻(Cr):

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,因而是不鏽鋼、耐熱鋼的重要合金元素。


7、鎳(Ni):

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,在高溫下有防鏽和耐熱能力。但由於鎳是較稀缺的資源,故應盡量采用其他合金元素代用鎳鉻鋼。


8、鉬(Mo):

鉬能使鋼的晶粒細化,提高淬透性和熱強性能,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,發生變形,稱蠕變)。結構鋼中加入鉬,能提高機械性能。還可以抑製合金鋼由於火而引起的脆性。在工具鋼中可提高紅性。


9、鈦(Ti):

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奧氏體不鏽鋼中加入適當的鈦,可避免晶間腐蝕。


10、釩(V):

釩是鋼的優良脫氧劑。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。

鋼是含碳量為0.03% - 2%的鐵碳合金。碳鋼是最常用的普通鋼,冶煉方便、加工容易。


11、鎢(W):

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。


12、铌(Nb):

铌能細化晶粒和降低鋼的過熱敏感性及回火脆性,提高強度,但塑性和韌性有所下降。在普通低合金鋼中加铌,可提高抗大氣腐蝕及高溫下抗氫、氮、氨腐蝕能力。铌可改善焊接性能。在奧氏體不鏽鋼中加铌,可防止晶間腐蝕現象。


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13、鈷(Co):

鈷是稀有的貴重金屬,多用於特殊鋼和合金中,如熱強鋼和磁性材料。


14、銅(Cu):

武鋼用大冶礦石所煉的鋼,往往含有銅。銅能提高強度和韌性,特別是大氣腐蝕性能。缺點是在熱加工時容易產生熱脆,銅含量超過0.5%塑性顯著降低。當銅含量小於0.50%對焊接性無影響。


所謂鋼材就是指鋼錠、鋼坯或鋼材通過壓力加工製成所需要的各種形狀、尺寸和性能的材料。


15、鋁(Al):

鋁是鋼中常用的脫氧劑。鋼中加入少量的鋁,可細化晶粒,提高衝擊韌性,如作深衝薄板的08Al鋼。鋁還具有抗氧化性和抗腐蝕性能,鋁與鉻、矽合用,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性能、焊接性能和切削加工性能。


16、硼(B):

鋼中加入微量的硼就可改善鋼的致密性和熱軋性能,提高強度。


17、氮(N):

氮能提高鋼的強度,低溫韌性和焊接性,增加時效敏感性。


18、稀土(Xt):

稀土元素是指元素周期表中原子序數為57-71的15個鑭係元素。這些元素都是金屬,但他們的氧化物很象“土”,所以習慣上稱稀土。鋼中加入稀土,可以改變鋼中夾雜物的組成、形態、分布和性質,從而改善了鋼的各種性能,如韌性、焊接性,冷加工性能。在犁鏵鋼中加入稀土,可提高耐磨性。


鋼材有不同的類型、不同的種類、不同的形狀、不同的尺寸,不同的鋼材都有其各自不同的因素,也決定了各種類型的鋼材有不同的用途。


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