合金元素对钢性能的影响..docx

合金元素对钢板性能的影响华北理工大学 崔 岩钢中五种有害的元素是指：Pb-铅，Sn-锡，As-砷，Sb-锑，Bi-铋，Pb-铅周期系第ⅣA族元素，原子序数82，原子量207.2，熔点327.5℃，沸点1740℃，密度11.34g/cm3，银灰色重金属，质柔软。钢中残余铅极微，因绝大部分铅在冶炼过程中以蒸汽逸出钢液。由于铅和铁不生成固熔体，一般它是以微小的球状形态而存在于钢中，易发生偏析，对钢的性质有一定不良影响，铅能使钢的塑性略有降低，使钢的冲击值有较大降低。如因特殊用途则是在浇注过程中加入，钢中含少量铅可改善钢的切削加工性能。Sn-锡周期系第ⅣA族元素，原子序数50，原子量118.69，有白锡，灰锡，脆锡三种同素异构体，密度：白锡7.28g/cm3，灰锡5.75g/cm3，，脆锡6.32-6.56g/cm3，熔点：白锡231.88℃，灰锡231.99℃，脆锡231.99℃。沸点：白锡2260℃，灰锡2270℃，脆锡2260℃。锡可大大降低钢及合金的高温机械性能，对钢的加工性能也十分有害。在钢中加入少量锡时能提高钢的耐腐蚀性，其强度也有一定提高，而对塑性却影响不大。As-砷周期系ⅤA族元素，原子序数33，原子量74.92，俗名砒，有灰，黄，黑三种同素异构体，密度5.727g/cm3熔点717℃，613℃升华。砷在钢中常以As，，FeAs及固溶体形式存在，易发生偏析现象，砷与磷，锑同族，对钢性能影响有类似之处，砷能提高钢的抗拉强度和屈服点，增强抗腐蚀和抗氧化性能，但砷含量较高时(如大于0.2%)，则使钢的脆性增加，延伸率，断面收缩率及冲击韧性降低，并影响焊接。Sb-锑周期系ⅤA族元素，原子序数51，原子量121.8，密度6.684g/cm3，熔点630.74℃，沸点1750℃，锑对钢的性质有恶劣影响，一般使钢的强度降低，脆性增加，但如在钢中加入一定量的锑，会不同程度的提高钢的抗腐蚀能力及耐磨性。Bi-铋周期系ⅤA族元素，原子序数83，原子量208.98，密度9.8g/cm3，熔点271.4℃，沸点1560±5℃，由于铋在钢中含量几乎不熔，在冶炼过程中，绝大部分以蒸汽逸出，故铋在钢中含量极微。它易偏析于晶间，相间，它在晶间浓度甚至可为在合金整体浓度的8100倍，它的存在因而引起钢的脆性，它能使不锈钢热态韧性降低，如含铋量较多，还会降低钢的塑性，影响钢的高温强度，致使不锈钢挤压材产生裂纹。如作特殊用途加入少量铋入钢中，则可显著改善钢的切削加工性能。科技的迅速发展，对钢铁材料提出了更高的要求。石油钻采行业在特殊条件下，例如含有腐蚀介质(如S、、等)的环境，对石油管材的质量提出了严格要求。因此，必须用高洁净的、有害元素少的钢材来生产石油管材。抗硫化氢(S)的石油套管(钢级：T95、TP8OSS等)。直读光谱仪作为钢材检测的重要手段，在检测C、S、Si、Mn、P、Ni等元素的同时可对五害元素进行分析，将其控制于合理的含量范围。31种元素对钢的性能的影响C元素含碳量越高，刚的硬度就越高，但是它的可塑性和韧性就越差．当碳量0.23%超过时，钢的焊接性能变坏，因此用于焊接的低合金结构钢，含碳量一般不超过0.20%。碳量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力，在露天料场的高碳钢就易锈蚀；此外，碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性。Si元素1.它可以提高钢的硬度，但是可塑性和韧性下降，电工用的钢中含有一定量的硅，能改善软磁性能．2.硅也是炼钢时作为脱氧剂而加入钢中的元素。硅与钢水中的FeO能结成密度较小的硅酸盐炉渣而被除去，因此硅是一种有益的元素。硅在钢中溶于铁素体内使钢的强度、硬度增加，塑性、韧性降低。镇静钢中的含硅量通常在0.1%~0.37%，沸腾钢中只含有0.03%~0.07%。由于钢中硅含量一般不超过0.5%，对钢性能影响不大。3.在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂，所以镇静钢含有0.15~0.30%的硅。如果钢中含硅量超过0.50~0.60%，硅就算合金元素。硅能显著提高钢的弹性极限，屈服点和抗拉强度，故广泛用于作弹簧钢。4.在调质结构钢中加入1.0~1.2%的硅，强度可提高15~20%。硅和钼、钨、铬等结合，有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用，可制造耐热钢。含硅1~4%的低碳钢，具有极高的导磁率，用于电器工业做矽钢片。5.硅量增加，会降低钢的焊接性能。6.提高钢中固溶体的强度和冷加工硬化程度使钢的韧性和塑性降低。7.硅能显著地提高钢的弹性极限、屈服极限和屈强比，这是一般弹簧钢。8.耐腐蚀性。硅的质量分数为15％~20％的高硅铸铁，是很好的耐酸材料。含有硅的钢在氧化气氛中加热时，表面也将形成一层SiO2薄膜，从而提高钢在高温时的抗氧化性。Mn元素1.能提高钢的强度，能消弱和消除硫的不良影响，并能提高钢的淬透性，含锰量很高的高合金钢(高锰钢)具有良好的耐磨性能和