元素在金屬材料中的作用

2022-05-09 03:24:03 字數 2491 閱讀 4135

1、碳(c):鋼中含碳量增加,屈服點和抗拉強度公升高,但塑性和衝擊性降低,當碳量0.23%超過時,鋼的焊接效能變壞,因此用於焊接的低合金結構鋼,含碳量一般不超過0.

20%。碳量高還會降低鋼的耐大氣腐蝕能力,在露天料場的高碳鋼就易鏽蝕;此外,碳能增加鋼的冷脆性和時效敏感性。

2、矽(si):在煉鋼過程中加矽作為還原劑和脫氧劑,所以鎮靜鋼含有0.15-0.

30%的矽。如果鋼中含矽量超過0.50-0.

60%,矽就算合金元素。矽能顯著提高鋼的彈性極限,屈服點和抗拉強度,故廣泛用於作彈簧鋼。在調質結構鋼中加入1.

0-1.2%的矽,強度可提高15-20%

。矽和鉬、鎢、鉻等結合,有提高抗腐蝕性和抗氧化的作用,可製造耐熱鋼。含矽1-4%

的低碳鋼,具有極高的導磁率,用於電器工業做矽鋼片。矽量增加,會降低鋼的焊接效能。

3、錳(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0.30-0.50%

。在碳素鋼中加入0.70%以上時就算「錳鋼」,較一般鋼量的鋼不但有足夠的韌性,且有較高的強度和硬度,提高鋼的淬性,改善鋼的熱加工效能,如16mn鋼比a3屈服點高40%

。含錳11-14%的鋼有極高的耐磨性,用於挖土機鏟斗,球磨機襯板等。錳量增高,減弱鋼的抗腐蝕能力,降低焊接效能。

4、磷(p):在一般情況下,磷是鋼中有害元素,增加鋼的冷脆性,使焊接效能變壞,降低塑性,使冷彎效能變壞。因此通常要求鋼中含磷量小於0.045%,優質鋼要求更低些。

5、硫(s):硫在通常情況下也是有害元素。使鋼產生熱脆性,降低鋼的延展性和韌性,在鍛造和軋制時造成裂紋。硫對焊接效能也不利,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,可以改善切削加工性,通常稱易切削鋼。

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。鉻又能提高鋼的抗氧化性和耐腐蝕性,因而是不鏽鋼,耐熱鋼的重要合金元素。

7、鎳(ni):鎳能提高鋼的強度,而又保持良好的塑性和韌性。鎳對酸鹼有較高的耐腐蝕能力,

在高溫下有防鏽和耐熱能力。但由於鎳是較稀缺的資源,故應盡量採用其他合金元素代用鎳鉻鋼。

8、鉬(mo):鉬能使鋼的晶粒細化,提高淬透性和熱強效能,在高溫時保持足夠的強度和抗蠕變能力(長期在高溫下受到應力,發生變形,稱蠕變)。結構鋼中加入鉬,能提高機械效能。

還可以抑制合金鋼由於火而引起的脆性。在工具鋼中可提高紅性。抗氧化和防腐蝕的含鉬不鏽鋼鉬是銀灰色的難熔金屬,主要用於鋼鐵工業,其中大部分以工業氧化鉬形式壓塊後直接用於煉鋼或鑄鐵,少部分熔煉成鉬鐵後再用於煉鋼。

低合金鋼中鉬含量不大於1%,但這方面的消費卻佔鉬消費量的50%左右。不鏽鋼中加入鉬,能改善鋼的耐腐蝕性。鑄鐵中加入鉬,能提高鐵的強度和耐磨效能。

含鉬18%的鎳基超合金具有熔點高、密度低和熱脹係數小的特性,用於製造航空和航天的各種高溫部件。金屬鉬在電子管、電晶體及整流器等電子器件方面應用廣泛。氧化鉬和鉬酸鹽是化學和石油工業中的優良催化劑。

二硫化鉬是一種重要的潤滑劑,用於航天和機械工業部門。鉬還是人體必須的微量元素之一,缺少鉬會引起腎結石和齲齒。根據《中國科技百科全書》第544頁保健篇記載:

「鉬對防治心血管病和癌症方面有著特殊的功能。」

9、鈦(ti):鈦是鋼中強脫氧劑。它能使鋼的內部組織緻密,細化晶粒力;降低時效敏感性和冷脆性。改善焊接效能。在鉻18鎳9奧氏體不鏽鋼中加入適當的鈦,可避免晶間腐蝕。

10、釩(v):釩是鋼的優良脫氧劑。鋼中加0.5%的釩可細化組織晶粒,提高強度和韌性。釩與碳形成的碳化物,在高溫高壓下可提高抗氫腐蝕能力。

11、鎢(w):鎢熔點高,比重大,是貴生的合金元素。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性,作切削工具及鍛模具用。

12、鈮(nb):鈮能細化晶粒和降低鋼的過熱敏感性及回火脆性,提高強度,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。

鈮可改善焊接效能。在奧氏體不鏽鋼中加鈮,可防止晶間腐蝕現象。

13、鈷(co):鈷是稀有的貴重金屬,多用於特殊鋼和合金中,如熱強鋼和磁性材料。

14、銅(cu):武鋼用大冶礦石所煉的鋼,往往含有銅。銅能提高強度和韌性,特別是大氣腐蝕性能。缺點是在熱加工時容易產生熱脆,銅含量超過0.5%塑性顯著降低。當銅含量小於

0.50%對焊接性無影響。

15、鋁(al):鋁是鋼中常用的脫氧劑。鋼中加入少量的鋁,可細化晶粒,提高衝擊韌性,如作深衝薄板的08al鋼。

鋁還具有抗氧化性和抗腐蝕效能,鋁與鉻、矽合用,可顯著提高鋼的高溫不起皮效能和耐高溫腐蝕的能力。鋁的缺點是影響鋼的熱加工效能、焊接效能和切削加工效能。

16、硼(b):鋼中加入微量的硼就可改善鋼的緻密性和熱軋效能,提高強度。

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):稀土元素是指元素週期表中原子序數為57-71的15個鑭系元素。這些元素都是金屬,但他們的氧化物很象「土」,所以習慣上稱稀土。

鋼中加入稀土,可以改變鋼中夾雜物的組成、形態、分布和性質,從而改善了鋼的各種效能,如韌性、焊接性,冷加工效能。在犁鏵鋼中加入稀土,可提高耐磨性。bk

金屬材料各元素作用

常用金屬材料基礎知識教材 第1章 金屬材料名稱常用基礎術語 1 基礎術語 黑色金屬 鐵和鐵的合金均稱為黑色金屬。如鋼 生鐵 鐵合金 鑄鐵等。純鐵 純度很高的鐵,化學純鐵含碳量幾乎為零,工業純鐵含碳量 0.05 純鐵是很軟的,一般不應用到實際中。鐵碳合金 以鐵為基礎,以碳為主要新增元素的合金,統稱為鐵...

金屬材料中考題

1 2014南通 下列有關物質性質與用途的說法均正確的是 顯示解析試題籃 2 2014莆田 以下用品中,主要利用金屬導熱性的是 顯示解析試題籃 3 2014常州 人類最先使用的金屬是 顯示解析試題籃 4 2014揭陽 金屬材料在人類活動中已得到越來越廣泛的應用 下列性質屬於金屬共性的是 顯示解析試題...

材料常見元素對金屬材料效能的影響

1.碳 1 含碳量的增加,使得碳素鋼的強度和硬度增加,而塑性 韌性和焊接效能下降。2 一般情況下,當含碳量大於0.25 時,碳鋼可焊性開始變差,故壓力管道中一般採用含碳量小於0.25 的碳鋼。含碳量的增加,其球化和石墨化的傾向增加。3 作為高溫下耐熱用的高合金鋼,含碳量應大於或等於0.04 但此時奧...