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钢材性能的影响因素之化学因素(二)

2021-11-30 10:49:18

锰:是有益元素。在普通碳素钢中,它是一种弱脱氧剂,可提高钢材强度,消除硫对钢的热脆影响,改善钢的冷脆倾向,同时不显著降低塑性和韧性。锰还是我国低合金钢的主要合金元素,其含量为0.8%〜1.8%。但锰对焊接性能不利,因此含量也不宜过多。

硅:是有益元素。在普通碳素钢中,它是一种强脱氧剂,常与锰共同除氧,生产镇静钢。适量的硅,可以细化晶粒,提高钢的强度,而对塑性、韧性、冷弯性能和焊接性能无显著不良影响。硅在一般镇静钢中的含量为0.12%〜0.30% ,在低合金钢中含量为0.2%0.55%。过量的硅恶化焊接性能和抗锈蚀性能。

钛、钒、泥等元素:可在钢中形成微细碳化物,适量加入能起细化晶粒和弥散强化作用,从而提高钢材的强度和韧性,又可保持良好的塑性。

铝:是强脱氧剂,还能细化晶粒,可提高钢的强度和低温冲击韧性合格保证的低合金钢中,其含量不小于0.015%。

铬、镇:是提高钢材强度的合金元素,用于Q390及以上牌号的钢材中,但其含量应受限制,以免影响钢材的其他性能。

铜和铬、镇、钼等元素:可在金属基体表面形成保护层,提高钢对大气的抗腐蚀能力,同时保持钢材具有良好的焊接性能。在我囯的焊接结构用耐候钢中,铜的含量为0.20%〜0.40%

镧、铈等稀土元素:可提高钢的抗氧化性,并改善其他性能。在低合金钢中,其含量按0.02%〜0.20%控制。

氧和氮:属于有害元素。氧与硫类似使钢热脆,氮的影响和磷类似,因此其含量均应严格控制。但当采用特殊的合金组分匹配时,氮可作为一种合金元素来提高低合金钢的强度和抗腐蚀性,如在九江长江大桥中已成功使用的15MnVN钢,就是Q420中的一种含氮钢,氮含量控制在0.010% 0.020%

氢:氢是有害元素。呈极不稳定的原子状态溶解在钢中,其溶解度随温度的降低而降低,常在结构疏松区域、孔洞、晶格错位和晶界处富集,生成氢分子,产生巨大的内压力,使钢材开裂,称为氢脆。氢脆属于延退性破坏,在有拉应力作用下常需要经过一定孕肓发展期才会发生。在破裂面上常可见到白点,称为氢白点。含碳是较低且硫、磷含是较少的钢,氢脆敏感性低。钢的强度等级越高,对氢脆越敏感。

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