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化学元素对材料性能的影响有哪些?
来源:网络收集日期:2019-12-20 17:14:01

钢铁材质单中,C、Si、Mn、P等起什么作用?

小小一个元素含多含少,都会引起材料性能和用途的变化,因此我们集中整理了此块知识,供大家学习参考:


1、C 元 素 


C元素为钢铁材料中最主要的合金元素。C在钢铁材料中以间隙固溶或碳化物方式存在。


通常按C元素含量,可将钢材分为低碳钢(含C量小于0.25%),中碳钢(含C量0.25%-0.6%),高碳钢(含C量大于0.6%)。当C含量小于等于100ppm时,一般可将其细分为超低碳钢。


一般来说在钢材中,含C量越高,钢的强度、硬度就越高,但塑性、韧性也会随之降低;反之,含C量越低,钢的塑性、韧性越高,其强度、硬度也会随之降低。


C元素为奥氏体稳定元素,采用组织强化的钢种通常具有较高的碳含量,如DP钢、TRIP钢、CP钢、QP钢等。


深冲及超深冲用途的钢种,通常采用超低碳成分进行生产。


2、Si 元 素 


Si在炼钢过程中主要作为还原剂和脱氧剂存在,当含量大于0.5%时可认为是作为合金元素进行添加,可显著提高钢材的屈服强度和屈强比,Si超过3%时显著降低钢的塑性和韧性,提高钢的韧脆转变温度。


Si含量较高时会易在热轧带钢表面产生红铁皮,后续酸洗不易清洗。且Si含量较高会提高钢材耐腐蚀性能,降低钢材的涂覆性能。


3、Mn 元 素 


Mn可与Fe无限互溶,在钢铁材料中主要以置换固溶方式存在。是钢铁材料中主要强化元素之一。添加Mn可提高钢材的强度和硬度,提高钢材“淬透性”是高强钢中重要强化元素之一。


Mn在钢铁冶炼中可与S形成高熔点的MnS,进而消弱和消除S的不良影响。


4、S 元 素


一般来说S在钢中是有害元素,含硫较高的钢在高温进行压力加工时,容易脆裂,通常叫作热脆性。


含硫量愈高,热脆现象愈严重,故必须对钢中含硫量进行控制。一般高级优质钢:S<0.02%-0.03%;优质钢:S<0.03%-0.045%;普通钢:S<0.055%-0.7%以下。


硫可使钢强度降低,因此有利於钢的切削,但除了易切钢之外,极少利用。


5、P 元 素  


P元素在钢种一般也为有害元素,P能使钢的可塑性及韧性明显下降,特别的在低温下更为严重。


同时P是强化铁素体作用最强的元素。因此部分钢种采用添加少量P的方法来提高材料的强度。P与铜联合使用,更提高钢的耐大气腐蚀性能。


常见以P作为强化元素的牌号B170P1、HC180Y、B180P2等。


6、Al 元 素 


一般来说Al在钢铁材料中为有益元素,主要作为脱氧剂使用,目前低碳钢产品绝大部分采用Al作为脱氧剂。


Al作为强氧化剂可生成可生成高度细碎的、超显微的氧化物,可阻止钢加热时的晶粒长大,细化晶粒。


作为合金元素,有助于钢的氮化,因而可提高钢的热稳定性,AlN本身在加热时具有高稳定性。


一般低碳钢中Al含量在0.02-0.1%。


7、Nb、Ti、V 元 素


Nb、Ti、V在钢种主要通过形成细小弥散的碳化物,细化晶粒,同时碳化物在钢材发生变形时会对位错滑移产生强烈的阻碍,进而大大提高材料的屈服强度。


一般在低合金高强钢中添加Nb、Ti、V等微合金元素,此类钢种特点为低碳当量下可获得较高屈服,屈强比高,成型较为稳定回弹小,扩孔率一般较高,但成型性一般。


8、Cr、Mo 提高淬透性元素


Cr是中等碳化物形成元素,在所有各种碳化物中,铬碳化物是最细小的一种,它可均匀地分布在钢体积中,所以具有高的强度、硬度、屈服点和高的耐磨性。由于它能使组织细化而又均分布,所以塑性、韧性也好。


Mo元素的添加可细化晶粒,提高马氏体的回火稳定性,与Cr、Ni结合可大大提高淬透性,提高韧性。

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