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    金屬元素在鋼鐵中的作用
    作者:管理員    發布于:2015-04-24 13:35:39    文字:【】【】【
    1、碳(C):增加鋼的強度和硬度,可段性,降低韌性,加工性,易產生裂紋。
    2、硅(Si):硅能溶于鐵素體和奧氏體提高鋼的硬度和強度。在煉鋼過程中加硅作為還原劑和去氧劑,所以鎮靜鋼含有0.15-0.30%的硅。如果鋼中含硅量超過0.50-0.60%,硅就算合金元素。硅能顯著提高鋼的彈性極限,屈服點和抗拉強度。硅量增加,會降低鋼的焊接性能。
    3、錳(Mn):錳是良好的去氧劑和脫硫劑,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,提高鋼的淬透性,改善鋼的熱加工性能。錳與硫形成熔點較高的MnS,可防止因FeS而導致的熱脆現象。
    4、鉻(Cr):鉻在鋼中能顯著提高強度、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,因而是不銹鋼,耐熱鋼的重要合金元素?! ?/span>
    5、鎳(Ni):鎳能提高鋼的強度,而又保持良好的塑性和韌性。鎳對酸堿有較高的耐腐蝕能力,在高溫下有防銹和耐熱能力。鎳降低鋼的低溫脆性轉變溫度。
    6、鉬(Mo):鉬能使鋼的晶粒細化,提高淬透性和熱強性能,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)。鋼中加入鉬,能提高機械性能。還可以抑制合金鋼由于火而引起的脆性。在工具鋼中可提高紅性。
    7、鈦(Ti):鈦是鋼中強去氧劑。它能使鋼的內部組織致密,細化晶粒力,降低時效敏感性和冷脆性。改善焊接性能?! ?/span>
    8、釩(V):釩是鋼的優良去氧劑。鋼中加釩可細化組織晶粒,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。
    9、鎢(W):鎢與碳形成碳化鎢有很高的硬度和耐磨性??娠@著提高鋼的紅硬性和熱強性。
    10、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??商岣呖勾髿飧g及高溫下抗氫、氮、氨腐蝕能力。鈮可改善焊接性能。在奧氏體不銹鋼中加鈮,可防止晶間腐蝕現象。
    11、銅(Cu):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。當銅含量小于0.50%對焊接性無影響。
    12、鋁(Al):鋁是鋼中常用的去氧劑。鋼中加入少量的鋁,可細化晶粒,提高沖擊韌性。鋁還具有抗氧化性和抗腐蝕性能,鋁與鉻、硅合用,可顯著提高鋼的高溫抗剝落性能和耐高溫腐蝕的能力。鋁的缺點是影響鋼的熱加工性能、焊接性能和切削加工性能。
    13、稀土(REE):鋼中加入稀土,可以改變鋼中夾雜物的組成、形態、分佈和性質,從而改善了鋼的各種性能,如韌性、焊接性,冷加工性能。在犁鏵鋼中加入稀土,可提高耐磨性。
    14、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。
    15、氫(H):鋼中含氫會造成焊道裂紋,增加淬硬性。
    16、磷(P):在一般情況下,磷是鋼中有害元素,增加鋼的冷脆性,使焊接性能變壞,降低塑性,使冷彎性能變壞。
    17、硫(S):使鋼產生熱脆性,降低鋼的延展性和韌性,容易產生熱裂紋。硫對焊接性能也不利,降低耐腐蝕性。

    布氏硬度

    洛氏硬度

    維氏硬度

    HB

    HRB

    HRC

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    80

    85

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    95

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    36,4

    42,4

    47,4

    52,0

    56,4

     

    80

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    105

    110

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    69,4

    72.0

     

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    74,4

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    78,4

    80,4

    82,2

     

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    88,2

    89,6

     

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    95,0

     

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    99,0

     

    205

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    19,2

    20,2

    21,2

    22,1

    23,0

    230

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    275

     

    23,8

    24,6

    25,4

    26,2

    26,9

    255

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    275

    280

    285

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    295

    300

     

    27,6

    28,3

    29,0

    29,6

    30,0

    280

    285

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    300

    310

    320

    330

    340

    350

     

    31,5

    32,7

    33,8

    34,9

    36,0

    310

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    350

     

    布氏硬度

    洛氏硬度

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    HV

    359

    368

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    385

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    37,0

    38,0

    38,9

    39.0

    40,7

    360

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    390

    400

    400

    408

    415

    423

    430

     

    41,5

    42,4

    43,2

    44,0

    44,8

    410

    420

    430

    440

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    45,5

    46,3

    47,0

    47,7

    48,8

    460

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    500

     

     

    49,0

    49,8

    50,3

    50,9

    51,5

    510

    520

    530

    540

    550

     

     

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    53,8

    54,4

    560

    570

    580

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    600

     

     

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    56,9

    610

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    57,4

    57,9

    58,4

    58,9

    59,3

    660

    670

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    700

     

     

    60,2

    61,1

    61,9

    62,7

    63,5

    720

    740

    760

    780

    800

     

     

    64,3

    65,0

    65,7

    66,3

    66,9

    820

    840

    860

    880

    900

     

     

    67,5

    68,0

    920

    940

     


    碳當量計算:

    1 國際焊接學會推薦的碳當量公式CE(IIW):

    CE(IIW)=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15 (%) 

    (式中的元素符號均表示該元素的質量分數)

    該式主要適用于中、高強度的非調質低合金高強鋼σb=500-900MPa。當板厚小于20mm,CE(IIW)﹤0.4%時,鋼的淬硬傾向不大,焊接性良好,不需要預熱。CE(IIW)﹥0.5%時,鋼材易于淬硬,焊接前需要預熱。

    2 日本推薦的碳當量公式:

    Ceq (JIS)=C+Mn/6+Si/24+Cr/5+Ni/40+Mo/4+V/14 (%)

    該式主要適用于低碳調制的低合金高強度鋼σb=500-1000MPa。當板厚小于25時。確定預熱溫度大致如下:

    鋼材  σb=500MPa,Ceq (JIS)≈0.46%  不預熱

    σb=600MPa,Ceq (JIS)≈0.52%  預熱75℃

    σb=700MPa,Ceq (JIS)≈0.52%  預熱100℃

    σb=800MPa,Ceq (JIS)≈0.62%  預熱150℃

     

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