常用金屬材料中各種化學成分的作用及影響

1、常用金屬材料中各種化學成分的作用及影響1.Th鐵：Th鐵中除鐵外，還含有碳、硅、錳、磷和硫等元素。這些元素關于Th鐵的性能均有 一定的影響。碳（C）:在Th鐵中以兩種形態(tài)存在，一種是游離碳（石墨），主要存在于鑄造 Th鐵中， 另一種是化合碳（碳化鐵），主要存在于煉鋼Th鐵中，碳化鐵硬而脆， 塑性低，含量適當可提高Th鐵的強度和硬度， 含量過多，則使Th鐵難于削切加工， 這就是煉鋼Th鐵切削性能差的原因。 石墨很軟，強度低，它的存在能增加Th鐵的 鑄造性能。硅（Si）:能促使Th鐵中所含的碳分離為石墨狀， 能去氧，還能減少鑄件的氣眼， 能提高熔化Th鐵的流動性，降低鑄件的收縮量，但含硅過多，也會

2、使Th鐵變硬變 脆。錳（Mn）:能溶于鐵素體和滲碳體。在高爐煉制ThTh磷（P）:屬于有害元素，但磷可使鐵水的流動性增加，這是因為硫減低了Th鐵熔點，所以在有的制品內(nèi)往往含磷量較高。然而磷的存在又使鐵增加硬脆性，優(yōu)良的Th鐵含磷應少，有時為了要增加流動性，含磷量可達1.2%。硫（S）:在Th.減低鐵液的流動性，顧含硫高的Th造Th0.06% （車輪Th鐵除外）。o.p3x ojg2 .鋼:元素在鋼中的作用常存雜質(zhì)元素關于鋼材性能的影響鋼除含碳以外，還含有少量錳（M n）、硅（Si）、硫（S）、磷（P）、氧（0）、氮（N） 和氫（H）等元素。這些元素并且非為改善鋼材質(zhì)量有意加入的，而是由礦石及冶

3、煉進程中帶入的，故稱為雜質(zhì)元素。這些雜質(zhì)關于鋼性能是有一定影響，為了保證 鋼材的質(zhì)量，在國家標準中關于各類鋼的化學成分都作了嚴格的規(guī)則。1 ）硫硫來源于煉鋼的礦石與燃料焦炭。它是鋼中的一種有害元素。硫以硫化（FeS）的態(tài)存在于鋼中，F(xiàn)eS和Fe形成低熔點（985C）化合物。而鋼材的熱加工溫度一般在11501200C以上，所以當鋼材熱加工時，由于FeS化合物的過早熔化而導致工件開裂，這種現(xiàn)象稱為熱脆”含硫量愈高，熱脆現(xiàn)象愈嚴重，故必需關于鋼中含硫量進行控制。高級優(yōu)質(zhì)鋼V0.02%0.03%;優(yōu)質(zhì)鋼：SV0.03%0.045%;普通鋼：S V0.055% 0.7% 以下。）磷冷脆。高級優(yōu)質(zhì)鋼：普通

4、鋼：P V 0.085%。P V 0.025% ;優(yōu)質(zhì)鋼：P V 0.04% ;）錳錳是煉鋼時作為脫氧劑加入鋼中的。由于錳可以與硫形成高熔點（1600 C ） 的MnS,定程度上消除了硫的有害作用。錳具有很好的脫氧能力，能夠與鋼中的FeO成為MnO進入爐渣，從而改善鋼的品質(zhì)，特別是降低鋼的脆性，提高鋼的強度硬度。因此，錳在鋼中是一種有益元素。一般認為，鋼中含錳量在 0.5%0.8%以下時，把錳看成是常存雜質(zhì)。技術條件中規(guī)則，優(yōu)質(zhì)碳素結構鋼 中，正常含錳量是 0.5%0.8% ;而較高含錳量的結構鋼中，其量可達 0.7% 1.2%。）硅硅也是煉鋼時作為脫氧劑而加入鋼中的元素。硅與鋼水中的FeO能

5、結成密度較小的硅酸鹽爐渣而被除去，因此硅是一種有益的元素。硅在鋼中溶于鐵素體內(nèi)使鋼的度、硬度增加，塑性、韌性降低。鎮(zhèn)靜鋼中的含硅量通常在 0.1%0.37% , 沸騰鋼中只含有 0.03%0.07%。由于鋼中硅含量一般不超過 0.5%，關于鋼性能 影響不大。）氧氧在鋼中是有害元素。它是在煉鋼進程中自然進入鋼中的，不管在煉鋼末期要加入錳硅、鐵和鋁進行脫氧，但不可能除盡。氧在鋼中以FeO、MnO、SiO2、AI2O3等夾雜形式，使鋼的強度、塑性降低。尤其是關于疲勞強度、沖擊韌性等有嚴重影響。4 26）200300加熱就會發(fā)Th氮以氮化物形式的析出，并且使鋼的硬度、 強度提高，塑性下降，發(fā)ThAl、

6、Ti 或V 進行固氮處理，使氮 固定在AINTiN 或VN中，可消除時效傾向。7 ）氫鋼中溶有氫會引起鋼的氫脆、白點等缺陷。白點常在軋制的厚板、大鍛件中發(fā)現(xiàn)，在縱斷面中可看到圓形或橢圓形的白色斑點；在橫斷面上則是細長的發(fā)絲狀裂紋。鍛件中有了點，使用時會發(fā)Th突然斷裂，造成不測事故。因此，化工容器用鋼，不允許有白點存在氫產(chǎn)Th白點冷裂的主要原因是因為高溫奧氏體冷至較低溫時，氫在鋼中的溶解度激烈降低。當冷卻較快時，氫原子來不及擴散到鋼的表面而逸出，就在鋼中的一些缺陷處由原狀態(tài)的氫變成分子狀態(tài)的氫。氫分子在不能擴散的條件下在局部地區(qū)產(chǎn)Th很大壓力，這壓力超過了鋼的強度極限而在 該處形成裂紋，即白點。

7、3.合金鋼合金鋼中元素的作用為了合金化而加入的合金元素，最常用的有硅、錳、鉻、鎳、鉬、鎢、釩，鈦， 鈮、硼、鋁等?，F(xiàn)訣別說明它們在鋼中的作用。）硅 提高鋼中固溶體的強度和冷加工硬化程度使鋼的韌性和塑性降低； 硅能顯著地提高鋼的彈性極限、屈服極限和屈強比；15 20 SiO2 缺陷：使鋼的焊接性能惡化。）錳 錳能提高鋼的淬透性。 錳關于提高低碳和中碳珠光體鋼的強度有顯著的作用。 錳關于鋼的高溫瞬時強度有所提高。缺陷： 含錳較高時，有較鮮明的回火脆性現(xiàn)象； 錳有促進晶粒長大的作用，因此錳鋼關于過熱較敏感t 在熱處理工藝上必需注意。 這種缺陷可用加入細化晶粒元素如鉬、釩、鈦等來克服： 當錳的質(zhì)量分數(shù)

8、超過1時，會使鋼的焊接性能變壞）鉻在鋼中的作用 使鋼具有良好的抗侵蝕性和抗氧化性 阻止石墨化 提高淬透性。缺陷： 是顯著提高鋼的脆性轉(zhuǎn)變溫度 鉻能促進鋼的回火脆性。）鎳在鋼中的作用 可提高鋼的強度而不顯著降低其韌性； 鎳可降低鋼的脆性轉(zhuǎn)變溫度，即可提高鋼的低溫韌性； 改善鋼的加工性和可焊性； 鎳可以提高鋼的抗侵蝕能力，不僅能耐酸，而且能抗堿和大氣的侵蝕鉬在鋼中的作用 鉬關于鐵素體有固溶強化作用。 提高鋼熱強性 抗氫侵蝕的作用。 提高鋼的淬透性。缺陷： 鉬的主要不良作用是它能使低合金鉬鋼發(fā)Th石墨化的傾向鎢在鋼中的作用 提高強度 提高鋼的高溫強度。 提高鋼的抗氫性能。 是使鋼具有熱硬性。因此鎢是

9、高速工具鋼中的主要合金元素。7 ）釩在鋼中的作用 熱強性。 釩能顯著地改善普通低碳低合金鋼的焊接性能。8）鈦在鋼中的作用 鈦能改善鋼的熱強性，提高鋼的抗蠕變性能及高溫持久強度； 并且能提高鋼在高溫高壓氫氣中的穩(wěn)定性。使鋼在高壓下關于氫的穩(wěn)定性高達600C鍋爐高溫元件所用的熱強鋼中的重要合金元素之一。）鈮在鋼中的作用 鈮和碳、氮、氧都有極強的接合力，并且與之形成相應的極為穩(wěn)定的化合物，因 而能細化晶粒，降低鋼的過熱敏感性和回火脆性。 有極好的抗氫性能。 鈮能提高鋼的熱強性）硼在鋼中的作用； 提高鋼的淬透性。 提高鋼的高溫強度。強化晶界的作用。）鋁在鋼中的作用 用作煉鋼時的脫氧定氮劑，細化晶粒，克制低碳鋼的時效，改善鋼在低溫時的 韌性， 特別