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走進(jìn)金屬材料：鋼中元素對(duì)鋼材性能的影響

作者：百檢網(wǎng) 時(shí)間：2021-09-28 來源：互聯(lián)網(wǎng)

發(fā)布時(shí)間：2021-06-22 熱度：

　　鋼鐵是鐵、碳和少量其它元素的合金，對(duì)于鋼鐵來說，其中加入的不同元素對(duì)鋼鐵的性能影響是不同的，今天百檢網(wǎng)小編就分別介紹一下不同元素對(duì)鋼材性能的影響及機(jī)理。


　　碳元素（C）：碳是決定鋼材性能的*重要元素，鋼中含碳量增加，屈服點(diǎn)和抗拉強(qiáng)度升高，但是塑性和沖擊韌性會(huì)降低，而且當(dāng)碳量超過0.23%時(shí)，鋼的焊接性能也會(huì)變差，因此用于焊接的低合金結(jié)構(gòu)鋼，含碳量一般不能超過0.20%。含碳量高還會(huì)降低鋼的耐大氣腐蝕能力，例如，在露天料場(chǎng)的高碳鋼就特別容易銹蝕；此外，碳能增加鋼的冷脆性和時(shí)效敏感性，在實(shí)際生產(chǎn)中控制含碳量對(duì)于生產(chǎn)鋼材的性能有著*大的影響。
　　硅元素（Si）：在煉鋼過程中加硅是作為還原劑和脫氧劑，所以一般鎮(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*限，屈服點(diǎn)和抗拉強(qiáng)度，故廣泛用于制作彈簧鋼。在調(diào)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼中加入1.0~1.2%的硅，強(qiáng)度可提高15~20%。
　　硅和鉬、鎢、鉻等結(jié)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*高的導(dǎo)磁率，因此常用于電器工業(yè)做硅鋼片。在焊接應(yīng)用方面，含硅量的增加，會(huì)降低鋼的焊接性能。可以說，硅含量的控制會(huì)影響鋼材的應(yīng)用領(lǐng)域及場(chǎng)景。


　　錳元素（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0.30~1.00%。在碳素鋼中加入0.70%以上時(shí)就算“錳鋼”，較一般錳量的鋼不但有足夠的韌性，且有較高的強(qiáng)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(diǎn)高40%。含錳11~14%的鋼有*高的耐磨性，用于挖土機(jī)鏟斗，球磨機(jī)襯板等。另外，隨著含錳量的增高，會(huì)減弱鋼的抗腐蝕能力，降低焊接性能。
　　磷元素（P）、硫元素（S）：在一般情況下，磷（P）和硫（S）都是是鋼中的有害元素，其含量的增加會(huì)降低鋼材的塑性、韌性以及焊接性能等，在實(shí)際生產(chǎn)中都需要控制兩種元素的含量，一般要求P含量不超過0.045%，S含量不超過0.050%，含量越低對(duì)鋼材性能越有利。
　　鉻元素（Cr）：在結(jié)構(gòu)鋼和工具鋼中，鉻能顯著提高強(qiáng)度、硬度和耐磨性，但同時(shí)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。
　　鎳元素（Ni）：鎳能提高鋼的強(qiáng)度，而又保持良好的塑性和韌性。鎳對(duì)酸堿有較高的耐腐蝕能力，在高溫下有防銹和耐熱能力，故也是很多不銹鋼、耐熱鋼中的重要合金元素。
　　鉬元素（Mo）：鉬能使鋼的晶粒細(xì)化，提高淬透性和熱強(qiáng)性能，在高溫時(shí)保持足夠的強(qiáng)度和抗蠕變能力（長(zhǎng)期在高溫下受到應(yīng)力，發(fā)生變形，稱蠕變）。結(jié)構(gòu)鋼中加入鉬，能提高機(jī)械性能，另外，Mo元素還可以抑制合金鋼由于淬火而引起的脆性。而在工具鋼中，Mo元素可提高紅硬性（指材料在經(jīng)過一定溫度下保持一定時(shí)間后所能保持其硬度的能力）。
　　鈦元素（Ti）：鈦是鋼中強(qiáng)脫氧劑。它能使鋼的內(nèi)部組織致密，細(xì)化晶粒力；降低時(shí)效敏感性和冷脆性。改善焊接性能。在Cr18Ni9奧氏體不銹鋼中加入適當(dāng)?shù)拟仯杀苊饩чg腐蝕。
　　釩元素（V）：釩是鋼的優(yōu)良脫氧劑。鋼中加0.5%左右的釩可細(xì)化組織晶粒，提高強(qiáng)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。
　　鎢元素（W）：鎢熔點(diǎn)高，比重大，是貴重合金元素。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(qiáng)性，通常做切削工具鋼（高速鋼）及鍛模具鋼用。


　　鈮元素（Nb）：能細(xì)化晶粒和降低鋼的過熱敏感性及回火脆性，提高強(qiáng)度，但塑性和韌性有所下降。在普通低合金鋼中加鈮，可提高抗大氣腐蝕及高溫下抗氫、氮、氨腐蝕能力。另外，在奧氏體不銹鋼中加鈮，可防止晶間腐蝕現(xiàn)象。
　　鈷元素（Co）：多用于特殊鋼和合金中，如熱強(qiáng)鋼和磁性材料，提高熱強(qiáng)鋼的抗氧化性能以及增加磁性材料的磁飽和性能。
　　銅元素（Cu）：可以提高鋼的抗大氣腐蝕能力。如果鋼中的銅含量大于0.75%，通過固溶和時(shí)效處理，可以取得沉淀強(qiáng)化效果，顯著增加鋼的強(qiáng)度。
　　鋁元素（Al）：鋁是鋼中常用的脫氧劑。鋼中加入少量的鋁，可細(xì)化晶粒，提高沖擊韌性。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抗氧化性能和耐高溫腐蝕的能力。鋁的缺點(diǎn)是影響鋼的熱加工性能、焊接性能和切削加工性能。
　　硼元素（B）：鋼中加入微量的硼可改善鋼的致密性和熱軋性能，提高強(qiáng)度及淬透性。
　　氮元素（N）：氮能提高鋼的強(qiáng)度，低溫韌性和焊接性，增加時(shí)效敏感性
　　百檢網(wǎng)小編結(jié)語：鋼材的質(zhì)量及性能是根據(jù)需要而確定的，不同的需要，要有不同的元素含量。在鋼鐵生產(chǎn)及應(yīng)用中，了解不同元素對(duì)鋼材性能的影響可以有效地進(jìn)行質(zhì)量控制及指導(dǎo)選材，了解了這些知識(shí)以后會(huì)對(duì)生產(chǎn)工作產(chǎn)生事半功倍的效果。


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