鋼和鐵的基本知識

2022-09-14 02:39:02 字數 2975 閱讀 8265

一、鋼內所含成份的作用

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。

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。

二、常用材質效能對比

三、常用材料編號規則

四、材料簡介

一般含碳量小於0.2%的叫熟鐵或純鐵,含量在0.2-1.

7%的叫鋼,含量在1.7%以上的叫生鐵。熟鐵軟,塑性好,容易變形,強度和硬度均較低,用途不廣;生鐵含碳很多,硬而脆,幾乎沒有塑性

1.球墨鑄鐵是在熔煉過程中經過球化處理 , 使石墨形成球狀的一種鑄鐵。它具有較高的機械效能和良好的鑄造效能。

由於球鐵生產成本比鑄鋼低 , 機械效能比一般鑄鐵好 , 因此目前已得到廣泛應用。

球墨鑄鐵的組織球墨鑄鐵是由球狀石墨和金屬基體組成。在生產實踐中 , 鑄件常見的金屬基體為珠光體和鐵素體兩類。

牌號中的 "qt" 是 " 球鐵 " 兩字漢語拼音的第乙個字母。字母後的第一項數字代表最低抗拉強度 , 第二項數字代表最低延伸率。

從表中可以看到 , 球鐵的屈服強度較高 , 約為抗拉強度的 0.7―0.8 。一般鑄鋼的屈服強度與抗拉強度之比低於此值。這是球鐵的乙個極其可貴的效能。

實踐還證明 , 球鐵是一種良好的耐磨材料 , 其耐磨效能優於灰鑄鐵和碳素結構鋼。因此 , 國內外都用它來製造氣缸體、活塞、曲軸、齒輪及工具機床身等易磨損零件。

近年來 , 我國在球鐵的研究、生產和應用方面進展較快 , 特別是用稀土鎂作球化劑 , 製成的高韌性稀土續球鐵和高強度稀土鎂球鐵 , 經熱處理後 , 其效能指標已大大超過表 2 所列的資料。

鑄造效能球墨鑄鐵的流動性一般比灰鑄鐵好 , 原因是它的破當量較高 , 更接近於共晶點。但常因球化處理使鐵水溫度降低 , 流動性變差。球鐵的凝固過程不象灰鑄鐵那樣的逐層凝固 , 而是在整個體積內同時進行的 , 它的外殼也不堅實 , 因此 , 石墨化膨脹使外殼脹大 , 這就增加了產生縮孔和縮松的可能性。

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