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合金鋼中的主要合金元素有哪些,如何分類,鋼的作用有哪些?

鋼中各種化學成分的用途是什麽?1,碳(C):鋼中碳含量增加,屈服點和抗拉強度增加,但塑性和抗沖擊性降低。當碳含量超過0.23%時,鋼的焊接性變差,所以焊接用低合金結構鋼的碳含量壹般不超過0.20%。含碳量高也會降低鋼材的耐大氣腐蝕能力,露天堆場的高碳鋼容易生銹;此外,碳可以增加鋼的冷脆性和時效敏感性。

2.矽(Si):煉鋼時加入矽作為還原劑和脫氧劑,所以鎮靜鋼含矽0.15-0.30%。如果鋼中矽的含量超過0.50-0.60%,矽被認為是壹種合金元素。矽能顯著提高鋼的彈性極限、屈服點和抗拉強度,因此被廣泛用作彈簧鋼。在調質結構鋼中加入1.0-1.2%的矽,可提高強度15-20%。矽與鉬、鎢、鉻結合可提高耐腐蝕性和抗氧化性,可用於制造耐熱鋼。矽含量為1-4%的低碳鋼具有極高的磁導率,在電氣工業中用於制造矽鋼片。矽含量的增加會降低鋼的可焊性。

3.錳(Mn):在煉鋼過程中,錳是良好的脫氧劑和脫硫劑。壹般來說,鋼含有0.30-0.50%的錳。當加入0.70%以上的碳鋼時,則認為是“錳鋼”。與普通鋼相比,該鋼不僅具有足夠的韌性,還具有更高的強度和硬度,提高了鋼的淬透性和熱加工性。例如,16Mn鋼的屈服點比A3鋼高40%。錳含量為11-14%的鋼具有極高的耐磨性,用於挖掘機鏟鬥、球磨機襯板等。錳含量的增加削弱了鋼的耐腐蝕性,降低了焊接性能。

4.磷(P):壹般來說,磷是鋼中的有害元素,它增加鋼的冷脆,使焊接性能變差,降低塑性,使冷彎性能變差。所以通常要求鋼中磷含量小於0.045%,對優質鋼的要求更低。

5.硫:在正常情況下,硫也是壹種有害元素。它使鋼變熱變脆,降低鋼的延展性和韌性,並在鍛造和軋制過程中產生裂紋。硫也不利於焊接性能,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%的硫可以改善切削性能,通常稱為易切削鋼。

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。鉻能提高鋼的抗氧化性和耐腐蝕性,因此是不銹鋼和耐熱鋼的重要合金元素。

7.鎳(Ni):鎳可以提高鋼的強度,同時保持良好的塑性和韌性。鎳在高溫下具有很高的耐酸堿性、防銹性和耐熱性。但由於鎳是稀缺資源,應盡可能使用其他合金元素替代鎳鉻鋼。

8.鉬(Mo):鉬能細化鋼的晶粒,提高淬透性和熱強度,在高溫下保持足夠的強度和抗蠕變性(高溫下的長期應力和變形稱為蠕變)。在結構鋼中加入鉬可以改善機械性能。還能抑制合金鋼因火產生的脆性。工具鋼可以改善紅色。

9.鈦(Ti):鈦是鋼中的強脫氧劑。它能使鋼的內部組織致密,細化晶粒力;降低老化敏感性和冷脆性。提高焊接性能。在Cr 18 Ni 9奧氏體不銹鋼中加入適量的鈦可以避免晶間腐蝕。

10,釩(V):釩是鋼的優良脫氧劑。在鋼中加入0.5%的釩可以細化組織,提高強度和韌性。釩和碳形成的碳化物可以提高高溫高壓下的抗氫腐蝕能力。

11、鎢(W):鎢是壹種昂貴的合金元素,熔點高,比重大。由鎢和碳形成的碳化鎢具有高硬度和耐磨性。在工具鋼中加入鎢能顯著提高紅硬性和熱強度,可用作切削工具和鍛模。

12、鈮(Nb):鈮能細化晶粒,降低鋼的過熱敏感性和回火脆性,提高強度,但塑性和韌性下降。在普通低合金鋼中加入鈮,可以提高高溫下的耐大氣腐蝕性能和耐氫、氮、氨腐蝕性能。鈮可以改善焊接性能。在奧氏體不銹鋼中加入鈮可以防止晶間腐蝕。

13、鈷(Co):鈷是壹種稀有貴金屬,多用於特種鋼和合金,如耐熱鋼、磁性材料等。

14,銅(Cu):用WISCO大冶礦石制成的鋼中往往含有銅。銅可以提高強度和韌性,特別是大氣腐蝕。缺點是熱加工時容易產生熱脆性,銅含量超過0.5%時塑性顯著降低。當銅含量低於0.50%時,對焊接性沒有影響。

15,Al: Al是鋼中常見的脫氧劑。在鋼中加入少量的鋁可以細化晶粒,提高沖擊韌性,如深沖薄板用08Al鋼。鋁還具有抗氧化性和耐腐蝕性。鋁與鉻和矽的結合能顯著提高鋼的高溫剝離性能和抗高溫腐蝕性能。鋁的缺點是影響鋼的熱加工性、焊接性和機械加工性。

16、硼(B):在鋼中加入少量硼,可以改善鋼的致密性和熱軋性能,提高其強度。

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鑭系元素。這些元素都是金屬,但它們的氧化物與“土”非常相似,所以習慣上稱為稀土。在鋼中加入稀土可以改變鋼中夾雜物的成分、形狀、分布和性質,從而改善鋼的各種性能,如韌性、焊接性和冷加工性能。在鋼中加入稀土可以提高耐磨性。

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