v元素在低碳合金钢中的作用

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钢材中的化学成分对钢材的作用

钢材中的化学成分对钢材的作用

钢材中的化学成分对钢材的作用(一)钢材中的化学成分对钢材的作用1、碳(C):钢中含碳量增加,屈服点和抗拉强度升高,但塑性和冲击性降低,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。

2、硅(Si):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。

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。

硅量增加,会降低钢的焊接性能。

3、锰(Mn):在炼钢过程中,锰是良好的脱氧剂和脱硫剂,一般钢中含锰0.30-0.50%。

在碳素钢中加入0.70%以上时就算“锰钢”,较一般钢量的钢不但有足够的韧性,且有较高的强度和硬度,提高钢的淬性,改善钢的热加工性能,如16Mn钢比A3屈服点高40%。

含锰11-14%的钢有极高的耐磨性,用于挖土机铲斗,球磨机衬板等。

锰量增高,减弱钢的抗腐蚀能力,降低焊接性能。

钢材中的化学成分对钢材的作用(二)钢材中的化学成分对钢材的作用/文青岛宏正金属4、磷(P):在通常情况下,磷元素是模具钢材中的有害元素,磷(P)元素能够增加模具钢的冷脆性,使模具钢焊接性能变坏;降低模具钢的塑性,使模具钢的冷弯性能变坏。

因此通常要求模具钢中含磷量小于0.045%,优质模具钢要求更低。

5、硫(S):硫(S)元素在一般情况下也是有害元素。

硫(S)元素使模具钢产生热脆性,降低模具钢的延展性和韧性,在锻造和轧制时造成裂纹。

硫(S)元素对模具钢的焊接性能也不利,降低其耐腐蚀性。

所以通常要求硫含量小于0.055%,优质钢要求小于0.040%。

低碳钢和低碳合金钢

低碳钢和低碳合金钢

低碳钢和低碳合金钢低碳钢和低碳合金钢是两种常见的金属材料,它们在工业生产和日常生活中都有广泛的应用。

虽然它们都属于低碳材料,但在性质和用途上有一些区别。

本文将介绍低碳钢和低碳合金钢的特点以及它们在不同领域中的应用。

低碳钢是一种含碳量较低的钢材,通常含碳量在0.05%至0.25%之间。

由于碳元素含量较低,低碳钢具有优良的可焊性、可塑性和韧性。

它的强度相对较低,但具有良好的冷加工性能。

低碳钢具有良好的可塑性和可焊性,适用于一些需要强度相对较低但具有良好可塑性的领域,如制造轻型汽车、制造家电产品等。

此外,低碳钢还具有良好的可加工性,可以通过冷加工来获得所需形状和尺寸,广泛应用于制造业。

低碳合金钢是在低碳钢的基础上添加了其他合金元素的一种材料。

通常,低碳合金钢的碳含量在0.05%至0.25%之间,同时还添加了其他合金元素,如锰、铬、镍、钼等。

这些合金元素的添加使得低碳合金钢具有更高的强度和耐腐蚀性能。

此外,低碳合金钢还具有优异的耐磨性和耐高温性能,适用于一些对材料强度和耐腐蚀性能要求较高的领域,如航空航天、汽车工业等。

低碳钢和低碳合金钢在实际应用中有许多相似之处,但也存在一些差异。

首先,低碳钢的强度相对较低,适用于一些要求可塑性和可焊性较高的领域,而低碳合金钢的强度较高,适用于一些要求强度和耐腐蚀性能较高的领域。

其次,低碳钢的成本相对较低,适用于一些对成本要求较高的领域,而低碳合金钢的成本相对较高,适用于一些对材料性能要求较高的领域。

低碳钢和低碳合金钢是两种常见的金属材料,它们在工业生产和日常生活中有广泛的应用。

低碳钢适用于一些要求可塑性和可焊性较高的领域,如制造轻型汽车和家电产品等;低碳合金钢适用于一些对材料强度和耐腐蚀性能要求较高的领域,如航空航天和汽车工业等。

了解这两种材料的特点和应用领域有助于我们在实际应用中选择合适的材料,提高生产效率和产品质量。

V法铸造低碳合金钢铸件增碳问题的讨论

V法铸造低碳合金钢铸件增碳问题的讨论

V法铸造工艺生产低合金钢铸件增碳原因探讨张海勋:V法铸造工艺生产低合金钢时,增碳问题特别令人头疼。

有人观察认为,在远离浇注系统增碳问题明显高于浇注系统附近,这种说法不是没有道理的。

天瑞在03年刚开始进行V法铸造工艺实践时就遇到这个问题,而且也发现,远离浇注系统和铸件的上表面增碳最为严重,铸件的下底面和侧面也增碳,但是并不多。

因为我公司是从事低合金钢铁路铸件的生产制造,增碳问题从一开始就困扰着我们,直到现在。

一开始认为造成增碳的罪魁祸首应该是EVA薄膜,在满足覆膜和成型要求的前提下,将EVA薄膜的厚度由0.12mm(德国专家的建议)减至0.08mm,也曾经进行过0.06mm厚度的EVA薄膜试验(对于我公司在产产品结构而言,覆膜合格率和成型性能稍差,没有采用),增碳情况有所好转,但仍不理想。

为减弱EVA薄膜引起铸件增碳,我曾经进行过覆膜后不在薄膜上喷涂涂料,起模后在型腔内壁喷涂涂料的工艺试验,效果仍不明显。

况且,这种做法容易造成涂料夹渣而产生铸件夹杂涂料和气孔缺陷。

考虑到涂料成分的影响,要求涂料厂家在满足涂料物理、工艺和使用性能的前提下,减少易于增碳辅材的添加,试验效果仍不明显。

为此,我进行了在涂料中添加精铝粉和氧化铁红的办法进行试验,但仍没达到试验要求。

通过对各种方法的试验,对铸件内外壁、上下壁及立壁的增碳情况进行分析、比较,增碳量最大能达到0.19%。

我们认为,铸件增碳的说法不准确,应该是“铸件渗碳”。

由于V法铸造的正负压差的存在,使之与一般砂型铸造充型状况完全不同,铸件增碳量的大小随铸件皮层深度而变化,犹如渗碳热处理。

所以,我认为“铸件渗碳”的表述应该更加贴切。

基于“渗碳”的认识,对材料(薄膜、涂料)和充型过程中型腔内气氛进行分析,详尽一起办法降低型腔内“碳势”,进而尽大可能地减弱铸件表面增碳,较好的状态下增加碳含量0.03%左右。

V法增碳问题不可完全避免,只能尽可能减少。

同时,无论中国、欧美、独联体,还是日本,对于铸件本体化学成分检测的要求,均要求在铸件表面6mm一下取样,从而避开了铸件表面层脱碳和增碳层的影响。

金属材料学复习思考题2016.5

金属材料学复习思考题2016.5

金属材料学复习思考题(2016.05)第一章钢的合金化原理1-1名词解释(1)合金元素;(2)微合金化元素;(3)奥氏体稳定化元素;(4)铁素体稳定化元素;(5)杂质元素;(6)原位析出;(7)异位析出;(8)晶界偏聚(内吸附);(9)二次硬化;(10)二次淬火;(11)回火脆性;(12)回火稳定性1-2 合金元素中哪些是铁素体形成元素?哪些是奥氏体形成元素?哪些能在α-Fe中形成无限固溶体?哪些能在γ-Fe 中形成无限固溶体?C相图的S、E点有什么影响?这种影响意味着什么?1-3简述合金元素对Fe-Fe31-4 为何需要提高钢的淬透性?哪些元素能显著提高钢的淬透性?(作业)1-5 能明显提高钢回火稳定性的合金元素有哪些?提高钢的回火稳定性有什么作用?(作业)1-6合金钢中V,Cr,Mo,Mn等所形成的碳化物基本类型及其相对稳定性。

1-7试解释含Mn和碳稍高的钢容易过热,而含Si的钢淬火温度应稍高,且冷作硬化率较高,不利于冷加工变形加工?(作业)1-8 V/Nb/Ti、Mo/W、Cr、Ni、Mn、Si、B等对过冷奥氏体P转变影响的作用机制。

1-9合金元素对马氏体转变有何影响?1-10如何利用合金元素来消除或预防第一次、第二次回火脆性?1-11如何理解二次硬化与二次淬火两个概念的异同之处?1-12钢有哪些强化机制?如何提高钢的韧性?(作业)1-13 为什么合金化基本原则是“复合加入”?试举两例说明复合加入的作用机理?(作业)1-14 合金元素V在某些情况下能起到降低淬透性的作用,为什么?而对于40Mn2和42Mn2V,后者的淬透性稍大,为什么?(作业)1-15 40Cr、40CrNi、40CrNiMo钢,其油淬临界淬透性直径分别为25~30 mm、40~60mm和60~100mm,试解释淬透性成倍增大的现象。

(作业)1-16在相同成分的粗晶粒和细晶粒钢中,偏聚元素的偏聚程度有什么不同?(作业)第二章工程结构钢2-1为什么普通低合金钢中基本上都含有不大于1.8%~2.0%的Mn?(作业)2-2试述碳及合金元素在低合金高强度工程结构钢中的作用,为什么考虑采用低碳?提高低合金高强度结构钢强韧性的途径是什么?2-3什么是微合金化钢?微合金化元素在微合金钢中的主要作用有哪些?2-4 V、Nb、Ti这三种微合金元素在低碳(微)合金工程结构钢中,作用有何不同?(作业)2-5针状铁素体钢的合金化、组织和性能特点?2-6低碳贝氏体钢的合金化有何特点?2-7汽车工业用的高强度低合金双相钢,其成分、组织和性能特点是什么?(作业)第三章机械制造结构钢3-1名词解释:1)液析碳化物;2)网状碳化物;3)水韧处理3-2 调质钢和非调质钢在成分、生产工艺、组织和性能方面的异同何在?3-3弹簧钢为什么要求较高的冶金质量和表面质量?为什么弹簧钢中碳含量一般在0.5%~0.75%之间?3-4GCr15钢用作滚动轴承钢时,其中的碳和铬的含量约为多少?碳和铬的主要作用分别是什么?对该钢的基本要求如何?该钢的碳化物不均匀性体现在哪几方面?有何危害,如何这种不均匀性?其预备热处理和最终热处理分别是什么?作用何在?(作业)3-5说明20Mn2钢渗碳后无法直接淬火的原因?高淬透性渗碳钢18Cr2Ni4W的常用热处理工艺(渗碳加淬火回火)有何特点?如何理解?(作业)3-6合金元素对渗碳钢和氮化钢的作用主要体现在哪几方面?Al对氮化钢的作用何在?3-7 钢的切削加工性与材料的组织和硬度之间有什么关系?为获得良好的切削性,中碳钢和高碳钢各自应经过怎样的热处理,得到什么样的金相组织?为什么直径25mm的40CrNiMo钢棒料,经过正火后难以切削?如何经济有效地改善其切削加工性能?3-8 高锰钢在平衡态、铸态、热处理态、使用态四种状态下各是什么组织?在何种情况下具有高耐磨性能?为什么ZGMn13型高锰钢在淬火时能得到全部的奥氏体组织,而缓冷却得到了大量的马氏体?(作业)3-9为什么说淬透性是评定结构钢性能的重要指标?(作业)3-10 用低淬透性钢制作中、小模数的中、高频感应加热淬火齿轮有什么优点?(作业)3-11 某精密镗床主轴采用38CrMoAl钢制造,某重型齿轮镗床主轴采用20CrMnTi钢制造,某普通车床主轴选用40Cr钢。

钢中碳化物的相间析出

钢中碳化物的相间析出

钢中碳化物的相间析出钢中碳化物的相间析出通常,对于⼯业⽤钢,碳化物的弥散硬化和⼆次硬化的利⽤,都是在调质状态下实现的。

但是,在控制轧制条件下使⽤的⾮调质⾼强度钢中,⼈们却利⽤添加少量Nb、V等强碳化物形成元素,有效地提⾼了钢的强度。

之所以如此,是由于钢在冷却过程中从奥⽒体中析出了细⼩的特殊碳(氮)化物。

透射电⼦显微镜观察表明,这种化合物的直径约为50?,⽽且⽐较规则的⼀个⾯接⼀个⾯的排列分布。

后来研究⼜发现,这种碳(氮)化物是在奥⽒体-铁素体相界⾯上形成的,因此将这种转变称为“相间析出”(interphas precipitation)。

相间析出的结果也是由过冷奥⽒体转变为铁素体与碳化物的机械混合物。

由于这种转变发⽣在珠光体与贝⽒体形成温度之间,因⽽研究这种转变,不仅对⾮调质钢的强化有实际价值,⽽且对搞清珠光体和贝⽒体转变机理也有⼀定意义。

(⼀)相间析出产物的形态和性能含有强碳(氮)化物形成元素的低碳合⾦钢的奥⽒体,在冷却过程中有可能⾸先发⽣碳(氮)化物的析出,因为析出是在奥⽒体与铁素体相界⾯上发⽣的,所以把这⼀过程称为相间析出。

1、组织形态钢中的相间析出的转变产物,其显微组织在低倍的光学显微镜下,相间析形成的铁素体与先共析铁素体相似呈块状。

⽽在⾼倍的电⼦显微镜下,可以观察到铁素体中有呈带状分布的微粒碳(氮)化物存在,这是相间析的组织形态特征。

这种组织与珠光体相似,也是由铁素体与碳化物组成的机械混合物,⽽碳化物不是⽚状,⽽是细⼩粒状的,分布在有⼀定间距的平⾏的平⾯上,因此也称为“变态珠光体”(degenerate pearlite)。

分布有微粒碳化物的平⾯彼此之间的距离称为“⾯间距离”。

随着等温转变温度的降低或冷却速度的增⼤,析出的碳化物颗粒变细,⾯间距离减⼩。

另外,钢中的化学成分不同对碳化物的颗粒直径的⾯间距离也有⼀定的影响,通常含特殊碳化物元素越多,形成碳化物颗粒越细,⾯间距离越⼩。

在相同转变温度下,随着钢碳含量增⾼,析出碳化物的数量增多,⾯间距离也有所减⼩。

低碳微合金钢中钒的替代研究

低碳微合金钢中钒的替代研究

低 碳 微 合 金 钢 是 目前 低 合 金 高 强 度 钢
( HS L A钢 ) 研 究 的 热 点 问 题 之 一 。HS L A 钢 广 泛 应 用 于 能 源 开 发 、基 础 设 施 建设 、机 械 制 造 等 领 域 。 因此 ,低 碳 微 合 金 钢 除 了要 有 高 的强 度 和 良好 的韧 性 外 ,还 要 求 具 有 良好 的 焊 接 性 能 和低 的屈 强 比。铌 、钒 和 钛 是 微 合 金 钢 中最
屈 强 比产 生 不 利 影 响 。铌 在 钢 中有 细 晶 强 化 、
析出强化 和相变强化等作用 ,可 以弥补去钒 后
关 键 词 :低 碳 微 合 金 钢 ; 显 微 组 织 ;钒 中 图分 类 号 :T G1 4 2 . 2 文 献 标 识 码 :A 文章 编 号 :2 0 9 5 — 5 9 2 8( 2 0 1 4 )0 4 - 3 2 - 0 3
St ud y o n t h e Re p l a c e me n t o f Va n ad i um i n Lo w— — c a r bo n Mi c r o Al l o y e d St e e l
低碳微合金钢中钒的替代研究
万荣春
( 渤 海船 舶 职 业 学 院 ,辽 宁 葫 芦 岛 1 2 5 试验 钢 的显微 组 织分析 和 力 学性 能测 试 , 研 究 了低碳 微 合金 钢 中以铌 代
钒的可行性。试验结果表明 ,在低碳微合金钢 中以铌代钒具有可行性。铌 可以通过细晶强化 、析 出强 化 和相 变 强化 等作 用 ,保证 以铌 代钒 后 试验 钢 的 力 学性 能 , 同时还 能 降低 屈 强 比 、改善 焊 接 性 能和 轧 制 织构 ,并具 有一 定的 经济 效益 。

低碳钢特性及成分

低碳钢特性及成分
钢材厚度或直径
mm
抗拉强度бsN/mm2
屈服点бb
N/mm2
伸长率δs%
180C弯曲试验
d=弯心直径
a=试样厚度
冲击试验
温度°C
V型冲击功(纵向),J
不小于
不小于
09MnV
≤16
430-580
295
23
d=2a
20
27
>16-25
275
d=3a
09MnNb
≤16
410-560
295
24
d=2a
20
27
0.015-0.050



0.045
0.045
09Mn2
≤0.12
1.40-1.80
0.20-0.55






0.045
0.045
12Mn
0.09-0.16
1.10-1.50
0.20-0.55






0.045
0.045
18Nb
0.14-0.22
0.40-0.80
0.17-0.37


0.020-0.050





0.045
0.045
15MnTi
0.12-0.18
1.20-1.60
0.20-0.55

0.12-0.20




0.045
0.045
16MnVb
0.12-0.20
1.00-1.40
0.20-0.55

常用合金元素在钢中的作用

常用合金元素在钢中的作用

几种常用合金元素在钢中的作用为了合金化而加入的合金元素,最常用的有硅、锰、铬、镍、钼、钨、钒,钛,铌、硼、铝等。

现分别说明它们在钢中的作用。

1、硅在钢中的作用:(1)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。

(2) 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。

(3)耐腐蚀性。

硅的质量分数为15%一20%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。

缺点:(4)使钢的焊接性能恶化。

2、锰在钢中的作用(1)锰提高钢的淬透性。

(2)锰对提高低碳和中碳珠光体钢的强度有显著的作用。

(3)锰对钢的高温瞬时强度有所提高。

锰钢的主要缺点是,①含锰较高时,有较明显的回火脆性现象;②锰有促进晶粒长大的作用,因此锰钢对过热较敏感t在热处理工艺上必须注意。

这种缺点可用加入细化晶粒元素如钼、钒、钛等来克服:⑧当锰的质量分数超过1%时,会使钢的焊接性能变坏,④锰会使钢的耐锈蚀性能降低。

3、铬在钢中的作用(1)铬可提高钢的强度和硬度。

(2)铬可提高钢的高温机械性能。

(3)使钢具有良好的抗腐蚀性和抗氧化性(4)阻止石墨化(5)提高淬透性。

缺点:①铬是显著提高钢的脆性转变温度②铬能促进钢的回火脆性。

4、镍在钢中的作用(1)可提高钢的强度而不显著降低其韧性。

(2)镍可降低钢的脆性转变温度,即可提高钢的低温韧性。

(3)改善钢的加工性和可焊性。

(4)镍可以提高钢的抗腐蚀能力,不仅能耐酸,而且能抗碱和大气的腐蚀。

5、钼在钢中的作用(1)钼对铁素体有固溶强化作用。

(2)提高钢热强性(3)抗氢侵蚀的作用。

(4)提高钢的淬透性。

缺点:钼的主要不良作用是它能使低合金钼钢发生石墨化的倾向。

6、钨在钢中的作用(1) 提高强度(2)提高钢的高温强度。

(3)提高钢的抗氢性能。

(4)是使钢具有热硬性。

因此钨是高速工具钢中的主要合金元素。

7、钒在钢中的作用(1)热强性。

合金元素对钢的性能影响

合金元素对钢的性能影响

合金元素对钢的影响合金元素在钢中的存在形式:❖溶入铁素体、奥氏体和马氏体中,以固溶体的溶质形式存在❖形成强化相,如溶入渗碳体形成合金渗碳体,形成特殊碳化物或者金属间化合物❖形成非金属夹杂,如合金元素与O、N、S形成氧化物、氮化物和硫化物有些元素如Pb、Ag等游离态存在。

一、合金元素与铁的相互作用1 扩大奥氏体区的元素(奥氏体形成元素)使A4点上升,A3点下降,导致奥氏体稳定区域扩大❖无限扩大奥氏体区的元素:Ni, Mn, Co❖有限扩大奥氏体区的元素:C, Cu, N2. 缩小奥氏体区的元素(铁素体形成元素)使A4点下降,A3点上升,导致奥氏体稳定区域缩小❖完全封闭奥氏体区的元素:Cr, Ti, V, W, Mo, Al, Si❖缩小奥氏体区,但不使之封闭的元素:B, Nb, Zr二、合金元素与碳的相互作用1. 非碳化物形成元素主要包括:B, N, Ni, Cu, Co, Al, Si等➢它们不能与碳元素形成化合物,但可以固溶于铁中形成固溶体➢这些元素都位于元素周期表中铁元素的右边2. 碳化物形成元素主要包括Ti, Zr, Nb, V, W, Mo, Cr, Mn, Fe➢这些元素都位于元素周期表中铁元素的左边➢它们都可与碳元素形成化合物,但形成的碳化物的性质差别很大➢Fe-C相图是研究钢中相变和对碳钢进行热处理时选择加热温度的依据,因此有必要先了解合金元素对Fe-C相图的影响。

➢钢中有三个基本的相变过程:加热时奥氏体的形成、冷却时过冷奥氏体的分解以及淬火马氏体回火时的转变。

合金元素对钢加热时奥氏体形成过程的影响合金元素对减小奥氏体晶粒长大倾向的作用也各不相同。

Ti、V、Zr、Nb等强碳化物形成元素强烈阻碍奥氏体晶粒长大,细化晶粒。

W、Mo、Cr阻止奥氏体晶粒长大的作用中等。

非碳化物形成元素Ni、Si、Cu、Co等阻止奥氏体晶粒长大的作用轻微。

Mn、P有助于奥氏体晶粒的长大。

合金元素对过冷奥氏体分解过程的影响几乎所有的合金元素(除Co)外都使C-曲线向右移动,即减慢珠光体类型转变产物的形成速度。

化学元素在钢材中的作用

化学元素在钢材中的作用

镍(Ni)
3、降低临界转变温度,降低钢中各元素的扩 散速度,提高淬透性。
3、提高钢的疲劳抗力,减小钢对缺口的敏感 性。
3、含镍超过15%~20%的钢对硫酸和盐酸有很高的 抗蚀性能,但不能抗硝酸的腐蚀。总的来说,镍 3、在高合金奥氏体化元素,能提供良好的 钢对酸、碱以及大气都有一定的抗蚀能力。含镍 综合性能,主要为NiCr系钢。 的低合金钢还有较高的腐蚀疲劳抗力。含镍钢在 CrMnN,CrAISi,FeAIMn钢,在一些用途上 含硫和一氧化碳的气氛中加热时易发生热脆和侵 可取代CrNi系钢。 蚀性气孔。
化 学 元 素 在 钢 材 中 的 作 用
化学成分 对钢的显微组织及热处理的作用 对钢的力学性能的作用 对钢的物理、化学及工艺性能的作用 在钢中的应用
1、提高铁素体和奥氏体的硬度和强度,其作 1、作为钢中的合金元素,其含量一般不低于 用较Mn、Ni、Cr、W、Mo、V等更强;显著提高 1、在普通低合金钢中提高强度,改善局部 1、降低钢的密度、热导率、电导率个电阻温度系 0.4%。以固溶体形态存在于铁素体或奥氏体 钢的弹性极限、屈服极限和屈强比(δ s/δ 腐蚀能力,在调制钢中提高淬透性和抗回 数。 中,缩小奥氏体相区。 b),并提高疲劳强度和疲劳比(δ -1/δ b) 火性,是多元合金结构钢组合元之一。 。
1、钼对铁素体有固溶强化作用,同时也提高 碳化物的稳定性,从而提高钢的强度。
对钢的物理、化学及工艺性能的作用
在钢中的应用
1、在调质和渗碳结构钢、弹簧钢、轴承钢 1、在含碳1.5%的磁钢中,2%-3%的钼提高剩余磁 、工具钢、不锈耐酸钢、耐热钢、磁钢中 感和矫顽力。 都得到了广泛应用。 2、在还原性酸及强氧化性盐溶液中都能使钢表面 2、铬钼钢在许多情况下可代替铬镍钢来制 钝化,因此钼可以普遍提高钢的抗蚀性能,防止 造重要的部件。 钢在氯化物溶液中的点蚀。

各种金属元素对材料性能影响

各种金属元素对材料性能影响

钢中常见元素对钢的各种性能影响1、SiSi的熔点1410C,是缩小丫相区、形成丫相圈的元素,在a铁和丫铁中的溶解度分别为18.5%及2.15%。

Si是钢中常见元素之一,Si和氧的亲和力仅次于铝和钛,而强于Mn、Cr、V。

所以在炼钢中为常用的还原剂和脱氧剂。

为保证质量,除沸腾钢的半镇静钢外,Si在钢中含量应不小于0.10%,作为合金元素一般不低于0.4%Si在钢中不形成碳化物,而是以固溶体的形态存在于铁素体或奥氏体中。

Si固溶于铁素体和奥氏体中可起到提高它们的硬度和强度的作用,在常见元素中仅次于P,而较Mn、Ni、Cr、W、Mo、V等为强。

但Si量超过3%,将显著降低钢的塑性、韧性和延展性。

低Si含量对钢的抗腐蚀性能有显著增强作用。

Si含量为15~20%的Si铁是很好的耐酸材料,对不同温度和浓度的硫酸、硝酸都很稳定。

但在盐酸和王水的作用下稳定性很小,在HF 酸中则不稳定。

高Si铸铁之所以抗腐蚀,是由于当开始腐蚀时,在其表面形成致密的SiO2薄层,阻碍着酸的进一步向内侵蚀。

含Si的钢在氧化气氛中加热时,表面也形成SiO2薄层,从而提高钢在高温时的抗氧化性。

在Cr、Cr-Al、Cr-Ni、Cr-W等钢中加Si,都将提高它们的高温抗氧化性能。

各种奥氏体不锈钢中加入约2%的Si,可以增强它们的高温不起皮性。

Mn钢加Si也可以提高它的抗氧化性。

但Si含量高时,钢的表面脱碳倾向加剧。

Si提高钢中固熔体的硬度和强度,从而提高钢的屈服强度和抗拉强度。

在普通低合金钢中,Si还可以增强钢在自然条件下的耐腐蚀性,特别时增高局部腐蚀的抗力。

Si含量较高时,对焊接性不利,并易导致冷脆,还降低钢的被切削性;对中高碳钢回火时易产生石墨化。

2、M nMn的熔点1244E,扩大丫相区,形成无限固熔体。

Mn与硫形成MnS是良好的脱氧剂和脱硫剂,可防止因硫而导致的热脆现象,从而改善钢的热加工性能。

在工业用钢中一般都含有一定数量的Mn。

合金钢中各元素作用及牌号

合金钢中各元素作用及牌号

合金钢各元素的作用及牌号碳钢是经热处理后又良好的力学性能,且冶金工艺简单,压力加工和机加工性能好,价格低廉,是工业生产中应用最广的金属材料。

但存在淬透性低、不能用于大型结构件、不能在高温、低温、腐蚀性等特殊环境使用的缺点。

为此,人们在碳钢的基础上特意加入某些合金元素,以弥补碳钢的不足。

这些钢称为合金钢。

1合金钢按照合金元素总含量(质量分数)分类(1) 低合金钢<5%;(2) 中合金钢5%~10%;(3) 高合金钢>10%。

1. 合金元素在钢中的存在形式常用合金元素Cr, Mn, Ni, Co, Cu, Si, Al, B, W, Mo, V, Ti, Nb,Zr, RE合金元素在钢中的存在形式:(1) 固溶体固溶于奥氏体,铁素体,渗碳体;(2) 碳化物与碳形成特殊碳化物;(3) 金属间化合物与铁或其它合金元素形成金属间。

首先我来看合金元素在钢中的作用。

常用合金元素包括Cr, Mn, Ni, Co, 稀土等。

它们在钢中存在如下形式,一是固溶于奥氏体、铁素体以及渗碳体,二是与钢中的碳形成特殊碳化物,三是与铁或其它合金元素形成金属间混合物。

不同的形式将对合金性能起不同作用。

2. 合金元素在钢中的作用1) 合金元素改善钢的热处理工艺性能:大多数合金元素都会减缓钢在加热、冷却及回火时的组织转变。

(1) 细化奥氏体晶粒加热时阻碍奥氏体晶粒长大(除了Mn);(2) 提高淬透性冷却时阻碍过冷奥氏体转变(除了Co、Al);(3) 提高回火抗力,产生二次硬化,防止高温回火脆性。

回火抗力是指淬硬钢在回火过程中抵抗硬度下降的能力首先,合金元素的加入,往往能够能够改善钢的热处理工艺性能,这是因为大多数合金元素,在钢中不论以固溶态还是以化合物存在,一般都会减缓钢在加热、冷却及回火时的组织转变,因而会在热处理加热时,细化奥氏体晶粒,冷却时提高淬透性,回火时提高回火抗力或回火稳定性,并防止高温回火脆性。

2. 合金元素在钢中的作用2) 合金元素提高钢的强度:(1) 固溶强化固溶于基体中,产生晶格畸变,阻碍位错运动;(2) 第二相强化固溶于渗碳体,提高其稳定性。

各元素在钢铁中的作用

各元素在钢铁中的作用

1、铬(Cr)铬能增加钢的淬透性并有二次硬化作用。

可提高高碳钢的硬度和耐磨性而不使钢变脆;含量超过12%时。

使钢有良好的高温抗氧化性和耐氧化性介质腐蚀的作用。

还增加钢的热强性,铬为不锈耐酸钢及耐热钢的主要合金元素。

铬能提高碳素钢轧制状态的强度和硬度。

降低伸长率和断面收缩率。

当铬含量超过15%时,强度和硬度将下降,伸长率和断面收缩率则相应地有所提高。

含铬钢的零件经研磨容易获得较高的表面加工质量。

铬在调质结构钢中的主要作用是提高淬透性。

使钢经淬火回火后具有较好的综合力学性能,在渗碳钢中还可以形成含铬的碳化物,从而提高材料表面的耐磨性。

含铬的弹簧钢在热处理时不易脱碳。

铬能提高工具钢的耐磨性、硬度和红硬性。

有良好的回火稳定性。

在电热合金中,铬能提高合金的抗氧化性、电阻和强度。

(1) 对钢的显做组织及热处理的作用A、铬与铁形成连续固溶体,缩小奥氏体相区城。

铬与碳形成多种碳化物,与碳的亲和力大于铁和锰而低于钨、钼等.铬与铁可形成金属间化合物σ相(FeCr)B、铬使珠光体中碳的浓度及奥氏体中碳的极限溶解度减少C、减缓奥氏体的分解速度,显著提高钢的淬透性.但亦增加钢的回火脆性倾向(2)对钢的力学性能的作用A、提高钢的强度和硬度.时加入其他合金元素时,效果较显著B、显著提高钢的脆性转变温度C、在含铬量高的Fe-Cr合金中,若有σ相析出,冲击韧性急剧下降(3)对钢的物理、化学及工艺性能的作用A、提高钢的耐磨性,经研磨,易获得较高的表面光洁度B、降低钢的电导率,降低电阻温度系数C、提高钢的矫顽力和剩余磁感.广泛用于制造永磁钢D、铬促使钢的表面形成钝化膜,当有一定含量的铭时,显著提高钢的耐腐蚀性能(特别是硝酸)。

若有铬的碳化物析出时,使钢的耐腐蚀性能下降E、提高钢的抗氧化性能F、铬钢中易形成树枝状偏析,降低钢的塑性G、由于铬使钢的热导率下降,热加工时要缓慢升温,锻、轧后要缓冷(4)在钢中的应用A、合金结构钢中主要利用铬提高淬透性,并可在渗碳表面形成含铬碳化物以提高耐磨性B、弹簧钢中利用铬和共他合金元素一起提供的综合性能C、轴承钢中主要利用铬的特殊碳化物对耐磨性的贡献及研磨后表面光沽度高的优点D、工具钢和高速钢中主要利用铬提高耐磨性的作用,并具有一定的回火稳定性和韧性E、不锈钢、耐热钢中铬常与锰、氮、镍等联合便用,当需形成奥氏体钢时,稳定铁素体的铬与稳定奥氏体的锰、镍之间须有一定比例,如Cr18Ni9等F、我国铬资源较少.应尽量节省铬的使用2、钼(Mo)钼在钢中能提高淬透性和热强性。

金属材料学复习

金属材料学复习

1机械零件用钢的合金化主加元素Cr,Mn,Si,Ni.作用是提高刚的最透性和力学性能,铺家元素有Mo,W,V,B能降低钢的过热敏感性,消除刚的回火脆性,进一步提高最透性2调质钢中加入Mn,能大为提高刚的最透性,但容易使钢有过热倾向,并有回火脆性倾向,Ni是非C化物形成元素,能有效的提高刚基体的韧度,并且Nn-Cr的符合加入,提高最透性作用很大,但也有回火脆性倾向。

Mn能进一步提高最透性,既提高回火稳定性,细化晶粒,又能有效的消除或降低回火脆性倾向,V是强碳化物形成元素,有效的细化晶粒,提高最透性,降低钢过热敏感性。

3普通常用弹簧材料:碳素钢和低合金钢,Cr,Mn提高最透性,Si提高弹性极限,V 提高最透性和细化晶粒。

4轴承钢性能:1高而均匀的硬度和耐磨性,2高的接触疲劳强度,3高的弹性极限和一定的韧度,4尺寸稳定性好,5一定的耐蚀性,6具有良好的冷热加工性能。

5渗碳钢:Mn,Cr,Ni的主要作用是提高渗碳钢的最透性,以使较大尺寸的零件在最火是芯部能获得大量的半条马氏体,Ti,V,W,Mo阻止A晶粒在高温渗碳时长大,能细化粒,Mn,Cr,Ni还可改变渗碳层参数。

6渗碳层参数:表层含碳量,表层浓度梯度,。

C化物形成元素将增大钢表面吸收C的能力,增加渗碳层表面C浓度,利于增加渗碳层深度,另一方面又阻碍C在A中扩散,不利于渗碳层增厚,Cr,Mn,Mo有利于增厚,Ti,V不利于。

7N化钢特点:不需进行任何热处理就可得到非常高的表面硬度,所以耐磨性好,零件之间发生咬死和擦伤倾向小;可提高疲劳强度,改善对缺口的敏感性;还具有抗水,油等腐蚀能力,有一定的耐热性在低于渗氮温度下受热有高硬度,最有效的N化物元素为Al,Nr,V所形成的N化物最稳定,其次是Cr,Mo,W.Cr,Mo,Mn提高最透性,以满足调质处理,Mo,V使调至后的组织在长时间N话处理时保持稳定,也防止高温回火稳定。

8N化钢的含碳比渗碳钢高:一方面是因为服役条件不同,另一方面能获得比较高的硬度,支撑高硬度表层,在过渡区有良好的硬度匹配。

元素对合金的影响

元素对合金的影响

元素对合金的影响元素对合金的影响主要合金元素合金钢的主要合金元素有硅、锰、铬、镍、钼、钨、钒、钛、铌、锆、钴、铝、铜、硼、稀土等。

其中钒、钛、铌、锆等在钢中是强碳化物形成元素,只要有足够的碳,在适当条件下,就能形成各自的碳化物,当缺碳或在高温条件下,则以原子状态进入固溶体中;锰、铬、钨、钼为碳化物形成元素,其中一部分以原子状态进入固溶体中,另一部分形成置换式合金渗碳体;铝、铜、镍、钴、硅等是不形成碳化物元素,一般以原子状态存在于固溶体中。

[编辑本段]合金钢的分类一般分类合金钢种类很多,通常按合金元素含量多少分为低合金钢(含量<5%),中合金钢(含量5%~10%),高合金钢(含量>10%);按质量分为优质合金钢、特质合金钢;按特性和用途又分为合金结构钢、不锈钢、耐酸钢、耐磨钢、耐热钢、合金工具钢、滚动轴承钢、合金弹簧钢和特殊性能钢(如软磁钢、永磁钢、无磁钢)等。

在钢中除含铁、碳和少量不可避免的硅、锰、磷、硫元素以外,还含有一定量的合金元素,钢中的合金元素有硅、锰、钼、镍、硌、矾、钛、铌、硼、铅、稀土等其中的一种或几种,这种钢叫合金钢。

各国的合金钢系统,随各自的资源情况、生产和使用条件不同而不同,国外以往曾发展镍、硌钢系统,我国则发现以硅、锰、钒、钛、铌、硼、铅、稀土为主的合金钢系统合金钢在钢的总产量中约占百分之十几,一般是在电炉中冶炼的按用途可以把合金钢分为8大类,它们是:合金结构钢、弹簧钢、轴承钢、合金工具钢、高速工具钢、不锈钢、耐热不起皮钢,电工用硅钢。

调质钢1.中碳型合金钢,合金元素含量较低;2.强度较高;3.用于高温螺栓、螺母材料等。

弹簧钢1含碳量比调质钢高; 2经调质处理,强度较高抗疲劳强度较高;3用于弹簧材料。

滚动轴承钢1高碳型合金钢,合金含量较高;2具有高而均匀的硬度和耐磨性;3用于滚动轴承。

合金工具钢量具钢1高碳型合金钢,合金元素含量较低;2具有高的硬度和耐磨性,机加工性能好,稳定性好;3用于量具材料。

低碳高合金钢牌号

低碳高合金钢牌号

低碳高合金钢牌号
低碳高合金钢是一类含有较低碳含量同时含有多种合金元素的钢材。

这些合金元素可以显著改善钢的性能,提高其强度、耐腐蚀性和耐磨损性。

常见的低碳高合金钢牌号有很多种,其中包括:
1. 低合金结构钢:
- ASTM A572:包含钼、铌和钒等合金元素,常用于桥梁、建筑和机械结构。

- ASTM A633:含铜、钒和锰等,用于大型船舶结构和海洋工程。

2. 耐热合金钢:
- ASTM A335:具有耐高温特性,通常用于制造高温高压管道和锅炉。

- ASTM A387:耐高温、耐腐蚀,用于制造高温容器和压力容器。

3. 工具钢和耐磨钢:
- DIN 1.2714:具有良好的淬火性能和耐磨性,常用于模具和工具制造。

- DIN 1.2379:具有高硬度和耐磨性,适用于切削工具和冲压模具。

4. 不锈钢:
- AISI 316L:低碳含量的不锈钢,耐腐蚀性好,适用于化工设备和医疗器械。

- AISI 410:硬度高、耐磨性好,用于制造刀具和轴承零件。

5. 耐候钢:
- ASTM A588:具有良好的耐候性,用于户外建筑和结构。

这些钢材种类涵盖了多种应用领域,每种钢材具有不同的特性和适用范围。

在选择合适的低碳高合金钢时,需要根据具体的工程要求和应用场景,考虑钢材的强度、耐腐蚀性、耐磨性等特性,并遵循相关标准和规范。

1140钢成分

1140钢成分

1140钢成分
1140钢是一种低碳合金钢,它的成分主要包括铁(Fe)、碳(C)、锰(Mn)、
硅(Si)、磷(P)、硫(S)、铬(Cr)和镍(Ni)。

下面是1140钢的成分详细解释:
1. 碳(C):碳是钢中最重要的合金元素之一,对钢的硬度和强度有着重要影响。

1140钢的碳含量通常在0.37%到0.44%之间。

2. 锰(Mn):锰的添加可以增加钢的强度和韧性,并有助于提高钢的淬火硬化
能力。

1140钢中的锰含量通常在0.60%到0.90%之间。

3. 硅(Si):硅的添加可以提高钢的强度和硬度,并有助于减少钢的收缩和热裂
敏感性。

1140钢中的硅含量通常在0.15%到0.35%之间。

4. 磷(P):磷是钢中的杂质元素,它的含量应尽量控制在较低水平,因为高磷
含量会降低钢的韧性和冷加工性能。

5. 硫(S):硫也是钢中的杂质元素,高硫含量会降低钢的韧性和冷加工性能,
同时易引起钢的热裂敏感性。

6. 铬(Cr):铬的添加可以提高钢的耐腐蚀性能和硬度,同时有助于提高钢的抗热腐蚀能力。

1140钢中铬的含量通常在0.15%到0.35%之间。

7. 镍(Ni):镍的添加可以提高钢的强度、韧性和耐腐蚀性能。

1140钢中镍的
含量通常在0.25%到0.35%之间。

总的来说,1140钢是一种中碳合金钢,通过合理调配上述元素的含量,可以获
得较高的强度、硬度和耐腐蚀性能,适用于一些要求较高机械性能的应用领域。

低碳钢和低碳合金钢

低碳钢和低碳合金钢

低碳钢和低碳合金钢低碳钢和低碳合金钢是常见的金属材料,具有许多独特的特性和应用领域。

本文将介绍低碳钢和低碳合金钢的定义、特点、制备方法以及主要应用领域。

一、低碳钢低碳钢,即碳含量较低的钢,通常含碳量在0.04%至0.30%之间。

相对于高碳钢和中碳钢,低碳钢具有以下几个显著特点:1. 优异的可塑性和可加工性:低碳钢具有较高的延展性和弯曲性,可以通过冷加工和热加工进行成型。

2. 良好的焊接性能:由于低碳钢中的碳含量较低,其在焊接过程中不易产生焊接变脆。

3. 高韧性和良好的韧性:低碳钢在强度和韧性之间取得了良好的平衡,因此具有较高的韧性。

4. 较低的硬度:低碳钢相对较软,不易变形和破裂。

由于这些特点,低碳钢在汽车制造、建筑、机械制造等领域得到广泛应用。

二、低碳合金钢低碳合金钢是在低碳钢的基础上通过添加少量的合金元素进行调整的一类钢材。

低碳合金钢的碳含量通常在0.04%至0.30%之间,同时还含有一些其他合金元素,如锰、铬、镍、钼等。

这些合金元素可以改善钢的某些特性,如强度、硬度、耐磨性等。

低碳合金钢具有以下特点:1. 高强度和硬度:通过添加合金元素,低碳合金钢的强度和硬度得到提高,可以满足一些特殊要求的工程应用。

2. 良好的耐磨性:合金元素的添加可以提高低碳合金钢的耐磨性,使其更适合用于制造耐磨零件。

3. 良好的高温性能:合金元素的引入可以提高低碳合金钢的高温强度和耐热性能,使其适用于高温环境下的工作条件。

4. 优异的腐蚀抗性:合金元素的作用可以增强低碳合金钢的耐腐蚀性,延长其使用寿命。

低碳合金钢在航空航天、能源、化工等领域有广泛的应用。

例如,航空航天领域需要使用高强度、耐高温和耐腐蚀的材料,低碳合金钢能够满足这些要求。

三、制备方法低碳钢和低碳合金钢的制备方法主要包括炼钢和钢铁冶炼两个过程。

炼钢是将生铁中的杂质去除,得到纯净的钢的过程。

钢铁冶炼是将铁矿石经过还原、熔炼、精炼等过程转化为生铁的过程。

低碳钢的制备过程中,控制碳含量是关键。

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v元素在低碳合金钢中的作用
钒(V)是一种常用的合金元素,在低碳合金钢中起着重要的作用。

以下是钒在低碳合金钢中的作用:
1. 强化作用:钒可以形成硬质的碳化钒(VC)颗粒,强化钢材的晶界和晶间,提高钢材的硬度和强度。

2. 稳定碳化物:钒可与碳形成稳定的碳化物,如碳化钒(VC),抑制晶界的碳沉淀和晶间腐蚀的发生,提高合金的耐腐蚀性。

3. 细化晶粒:钒可以作为晶粒细化剂,减小晶粒尺寸,提高合金的塑性和韧性。

4. 改善热处理性能:钒元素能够改善钢材的热处理性能,例如提高淬火硬化能力,使合金具有更好的机械性能和耐磨性能。

5. 提高耐蚀性:钒元素能够增加合金的耐腐蚀性能,减少晶界的腐蚀敏感性和应力腐蚀倾向。

总的来说,钒元素在低碳合金钢中起着强化、细化晶粒、改善热处理性能以及提高耐蚀性等多种作用,提高了合金的机械性能、耐磨性和耐腐蚀性能。

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