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鋼材知識

2016-12-30 11:25 中國泵閥第一網 點擊:5811

  【鋼材】
  鋼材的概念:鋼材是鋼錠、鋼坯或鋼材通過壓力加工制成我們所需要的各種形狀、尺寸和性能的材料。
  鋼材是國家建設和實現四化必不可少的重要物資,應用廣泛、品種繁多,根據斷面形狀的不同、鋼材一般分為型材、板材、管材和金屬制品四大類,為了便于組織鋼材的生產、訂貨供應和搞好經營管理工作,又分為重軌、輕軌、大型型鋼、中型型鋼、小型型鋼、鋼材冷彎型鋼、優質型鋼、線材、中厚鋼板、薄鋼板、電工用硅鋼片、帶鋼、無縫鋼管鋼材、焊接鋼管、金屬制品等品種。
  鋼材的生產方法 :大部分鋼材加工都是將鋼材通過壓力加工,使被加工的鋼(坯、錠等)產生塑性變形。根據鋼材加工溫度不同可分為冷加工和熱加工兩種。
  鋼材的主要加工方法有:
  軋制:將鋼材坯料通過一對旋轉軋輥的間隙(各種形狀),因受軋輥的壓力使材料截面減小、長度增加的壓力加工方法,這是生產鋼材最常用的生產方式,主要用來生產型材、板材、管材。分冷軋、熱軋。
  鍛造鋼材:利用鍛錘的往復沖擊力或壓力機的壓力使坯料改變成我們所需的形狀和尺寸的一種壓力加工方法。一般分為自由鍛和模鍛,常用作生產大型材、開坯等截面尺寸較大的材料。
  拉拔鋼材:是將已經軋制的金屬坯料(型、管、制品等)通過?桌螠p小截面、增加長度的加工方法,大多用作冷加工。
  擠壓:是將鋼材放在密閉的擠壓筒內,一端施加壓力,使鋼材從規定的?字袛D出而得到一定形狀和尺寸的成品的加工方法,多用于生產有色金屬材鋼材。
  在介紹鋼的分類之前先簡單介紹一下黑色金屬、鋼與有色金屬的基本概念。
  一、黑色金屬、鋼和有色金屬
  1.黑色金屬是指鐵和鐵的合金。如鋼、生鐵、鐵合金、鑄鐵等。鋼和生鐵都是以鐵為基礎,以碳為主要添加元素的合金,統稱為鐵碳合金。
  生鐵是指把鐵礦石放到高爐中冶煉而成的產品,主要用來煉鋼和制造鑄件。 把鑄造生鐵放在熔鐵爐中熔煉,即得到鑄鐵(液狀),把液狀鑄鐵澆鑄成鑄件鋼材,這種鑄鐵叫鑄鐵件。
  鐵合金是由鐵與碳、硅、錳、鉻、鈦等元素組成的合金,鐵合金是煉鋼的原料之一,在鋼材煉鋼時做鋼的脫氧劑和合金元素添加劑用。
  2.把煉鋼用生鐵放到煉鋼爐內按一定工藝熔煉,即得到鋼。鋼的產品有鋼錠、連鑄坯和直接鑄成各種鋼鑄件等。通常所講的鋼,一般是指軋制成各種形狀的鋼。鋼屬于黑色金屬但鋼不完全等于黑色金屬。

  3.有色金屬又稱非鐵金屬,指除黑色金屬外的金屬和合金,如銅、錫、鉛、鋅、鋁以及黃銅、青銅、鋁合金和軸承合金等。另外在工業上還采用鉻、鎳、錳、鉬、鈷、釩、鎢、鈦等,這些金屬主要用作合金添加物,以改善金屬的性能,其中鎢、鈦、鉬等多用于生產刀具用的硬質合金。以上這些有色金屬都稱為工業用金屬,此外還有貴重金屬:鉑、金、銀等和稀有金屬,包括放射性的鈾、鐳等。 

  二、鋼材的分類
  鋼是含碳量在0.04%~2.3%之間的鐵碳合金。為了保證其韌性和塑性,含碳量一般不超過1.7%。鋼的主要元素除鐵、碳外,還有硅、錳、硫、磷等。鋼的分類方法多種多樣,其主要方法有如下七種:
  1.按品質分類
  (1)普通鋼(P≤0.045%,S≤0.050%)
  (2)優鋼材質鋼(P、S均≤0.035%)
  (3)高級優質鋼(P≤0.035%,S≤0.030%)
  2.按化學成份分類
  (1)碳素鋼:a.低碳鋼(C≤0.25%);b.中碳鋼(C≤0.25~0.60%);c.高碳鋼(C≤0.60%)。
  (2)合金鋼:a.低合金鋼(合金元素總含量≤5%);b.中合金鋼(合金元素總含量為5~10%);c.高合金鋼(合金元素總含量>10%)。
 3.鋼材按成形方法分類:(1)鍛鋼;(2)鑄鋼;(3)熱軋鋼;(4)冷拉鋼。
  4.鋼材按金相組織分類
  (1)退火狀態的:a.亞共析鋼(鐵素體+珠光體);b.共析鋼(珠光體);c.過共鋼材析鋼(珠光體+滲碳體);d.萊氏體鋼(珠光體+滲碳體)。
  (2)正火狀態的:a.珠光體鋼;b.貝氏體鋼;c.馬氏體鋼;d.奧氏體鋼。
  (3)鋼材無相變或部分發生相變的
 5.按用途分類
  (1)建筑及工程用鋼:a.普通碳素結構鋼;b.低合金結構鋼;c.鋼筋鋼。
  (2)結構鋼:a.機械制造用鋼:(a)優質結構鋼 (b)表面硬化結構鋼:包括滲碳鋼、滲氨鋼、表面淬火用鋼 (c)易切結構鋼 (d)冷塑性成形用鋼:包括冷沖壓用鋼、冷鐓用鋼;
  b.彈簧鋼;c.軸承鋼。
  (3)工具鋼:a.碳素工具鋼;b.合金工具鋼;c.高速工具鋼。
  (4)特殊性能鋼:a.不銹耐酸鋼;b.耐熱鋼:包括抗氧化鋼、熱強鋼、氣閥鋼;c.電熱合金鋼;d.耐磨鋼;e.低溫用鋼;f.電工用鋼。
  (5)專業用鋼——如橋梁用鋼、船舶用鋼、鍋爐用鋼、壓力容器用鋼、農機用鋼等。
 6.綜合分類
  (1)普通鋼 a.碳素結構鋼:(a)Q195 (b)Q215(A、B) (c)Q235(A、B、C) (d)Q255(A、B) (e) Q275;b.低合金結構鋼;c.特定用途的普通結構鋼。
  (2)優質鋼(包括高級優質鋼):a.結構鋼:(a)優質碳素結構鋼 (b)合金結構鋼 (c)彈簧鋼 (d)易切鋼 (e)軸承鋼 (f)特定用途優質結構鋼;b.工具鋼:(a)碳素工具鋼 (b)合金工具鋼 (c)高速工具鋼;c.特殊性能鋼:(a)不銹耐酸鋼 (b)耐熱鋼 (c)電熱合金鋼 (d)電工用鋼 (e)高錳耐磨鋼。
  7.按冶煉方法分類
  (1)按爐種分:a.平爐鋼:(a)酸性平爐鋼 (b)堿性平爐鋼;b.轉爐鋼:(a)酸性轉爐鋼 (b)堿性轉爐鋼[或(a)底吹轉爐鋼 (b)側吹轉爐鋼 (c)頂吹轉爐鋼];c.電爐鋼:(a)電弧爐鋼 (b)電渣爐鋼 (c)感應爐鋼 (d)真空自耗爐鋼 (e)電子束爐鋼。
  (2)鋼材按脫氧程度和澆注溫度分:a.沸騰鋼;b.半鎮靜鋼;c.鎮靜鋼;d.特殊鎮靜鋼。
  鋼鐵煉成分:
  1. ----采礦(獲得鐵礦石)
  2. ----選礦(將鐵礦石破碎、磁選成鐵精粉)
  3. ---燒結(將鐵精粉燒結成具有一定強度、粒度的燒結礦)
  4. ---冶煉(將燒結礦運送至高爐,熱風、焦碳使燒結礦還原成鐵水,并脫硫)
  5. ---煉鋼(在轉爐內高壓氧氣將鐵水脫磷、去除夾雜,變成鋼水)
  6. ---精練(進一步脫磷、去除夾雜,提高純凈度)
  7. ---連鑄(熱狀態下將鋼水鑄成具有一定形狀的連鑄坯)
  8. ---軋鋼(將連鑄坯軋制成用戶要求的各種型號的鋼材,如板材、線材、管材等)。

  常用鋼材用途

  一、各牌號碳素結構鋼的主要用途:

  1.牌號Q195,含碳量低,強度不高,塑性、韌性、加工性能和焊接性能好。用于軋制薄板和 盤條。冷、熱軋薄鋼板及以其為原板制成的鍍鋅、鍍錫及塑料復合薄鋼板大量用用屋面板、 裝飾板、通用除塵管道、包裝容器、鐵桶、儀表殼、開關箱、防護罩、火車車廂等。盤條則 多冷拔成低碳鋼絲或經鍍鋅制成鍍鋅低碳鋼絲,用于捆綁、張拉固定或用作鋼絲網、鉚釘等 。

  2.牌號Q215,強度稍高于Q195鋼,用途與Q195大體相同。此外,還大量用作焊接鋼管、鍍鋅 焊管、爐撐、地腳螺釘、螺栓、圓釘、木螺釘、沖制鐵鉸鏈等五金零件。

  3.牌號Q235,含碳適中,綜合性能較好,強度、塑性和焊接等性能得到較好配合,用途最廣 泛。常軋制成盤條或圓鋼、方鋼、扁鋼、角鋼、工字鋼、槽鋼、窗框鋼等型鋼,中厚鋼板。 大量用用建筑及工程結構。用以制作鋼筋或建造廠房房架、高壓輸電鐵塔、橋梁、車輛、鍋 爐、容器、船舶等,也大量用作對性能要求不太高的機械零件。C、D級鋼還可作某些專 業用鋼使用。

  4.牌號Q255,性能與Q235差不多,強度稍有提高,塑性有所降低。應用不如Q235廣泛,主要 用作鉚接與檢接結構。

  5.牌號Q275,強度、硬度較高,耐磨性較好。用于制造軸類、農業機具、耐磨零件、鋼軌接 頭夾板、墊板、車輪、軋輥等。

  (二)各牌號低合金高強度結構鋼的主要用途

  低合金高強度結構鋼舊標準稱低合金結構鋼,又叫普通低合金結構鋼。

  1.牌號Q295鋼,鋼中只含有極少量的合金元素,強度不高,但有良好的塑性、冷彎、焊接 及耐蝕性能。主要用于建筑結構,工業廠房,低壓鍋爐,低、中壓化工容器,油罐,管道, 起重機,拖拉機,車輛及對強度要求不高的一般工程結構。

  2.牌號Q345、Q390鋼,綜合力學性能好,焊接性能、冷熱加工性能和耐蝕性能均好,C、 D、E級鋼具有良好的低溫韌性。主要用于船舶,鍋爐,壓力容器,石油儲罐,橋梁,電站設 備,起重運輸機械及其他較高載荷的焊接結構件。

  3.牌號Q420鋼,強度高,特別是在正火或正火加回火狀態有較高的綜合力學性能。主要 用于大型船舶,橋梁,電站設備,中、高壓鍋爐,高壓容器,機車車輛,起重機械,礦山機 械及其他大型焊接結構件。

  4.牌號Q460鋼,強度最高,在正火,正火加回火或淬火加回火狀態有很高的綜合力學性 能,全部用鋁補充脫氧,質量等級為C、D、E級,可保證鋼的良好韌性的備用鋼種。用于各 種大型工程結構及要求強度高,載荷大的輕型結構。

  (三)優質碳素結構鋼的特性和用途

  優持碳素結構鋼簡稱碳結鋼、俗稱優鋼。是各種機器的零部件制造用鋼。

  1. 08和08F鋼,用于軋制薄板,深沖制品、油桶、高級搪瓷制品,也可用于制作管子, 墊片及心部強度要求不高的滲碳和氰化零件,電焊條等。

  2. 10和10F鋼,用4mm以下冷壓深沖制品,如深沖器皿、炮彈彈體。也可制造鍋爐管、油 桶頂蓋及鋼帶、鋼絲、焊接件、機械零件。

  3. 15和15F鋼,用于制造機械上的滲碳零件、緊固零件、沖鍛模件及不需熱處理 的低負荷零件,如螺栓、螺釘、法蘭盤及化工機械用貯器、蒸汽鍋爐等。

  4. 20鋼,用于不經受很大應力而要求韌性的各種機械零件,如拉桿、軸套、螺釘、起重 鉤等;也可用于制造在60大氣壓、450℃以下非腐蝕介質中使用的管子、導管等;還可以用于心部強度不大的滲碳及氰化零件,如軸套、鏈條的滾子、軸以及不重要的齒輪、鏈輪等。

  5. 25鋼,用作熱鍛和熱沖壓的機械零件,金屬切削機床上氰化零件,以及重型和中型機 械制造中負荷不大的軸、輥子、連接器、墊圈、螺栓、螺帽等,還可用作鑄鋼件。

  6. 30鋼,用作熱鍛和熱沖壓的機械零件、冷拉絲,重型和一般機械用的軸、拉桿、套環 、以及機械上用的鑄件,如汽缸、汽輪機機架、軋鋼機機架和零件、機床機架及飛輪等。

  7. 35鋼,用于制作熱鍛和熱沖壓的機械零件,冷拉和冷頂鍛鋼材,無縫鋼管、機械制造 中零件、鑄件、重型和中型機械制造中的鍛制機軸、壓縮機汽缸、減速器軸,也可用來鑄造 汽輪機機身、飛輪和均衡器等。

  8. 40鋼,用于制造的機器運動零件,如輥子、軸、連桿、圓盤等。以及火車的車軸,還 可用于冷拉絲、鋼板、鋼帶、無縫管等。

  9. 45鋼,用以制造蒸汽透平機、壓縮機、泵的運動零件;還可代替滲碳鋼制造齒輪、軸 、活塞銷等零件(零件需經高頻或火焰表面淬火);并可用作鑄件。

  10. 50鋼,用于制造耐磨性要求高、動載荷及沖擊作用不大的零件,如鑄造齒輪、拉桿、 軋輥等;制造比較次要的彈簧、農機上的掘土犁鏵、重負荷的心軸與軸等,并可制造鑄件。

  11. 55鋼,用于制造連桿、軋輥、齒輪、扁彈簧、輪圈、輪緣等,也可作鑄件。

  12. 60-65鋼,用于制造彈簧、彈簧圈、各種墊圈、離合器以及制造一般機械中的軸、軋 輥、偏心軸等。

  13. 70-85鋼,用來制造彈簧和發條、制造鋼絲繩用的鋼絲及高硬度的機件、如犁、鏵、 電車車輪等。

  14. 15Mn-25Mn鋼,用于制造中心部分的機械性能要求較高且需滲碳的零件。

  15. 30Mn-35Mn鋼,主要用來制造螺拴、螺帽、螺釘杠桿、掣動踏板等。并可用冷拉制造在 高應力下工作的細小零件,如農機上的鉤、環、鏈等。

  16. 40Mn-45Mn鋼,用于制造承受疲勞負荷下的零件,如曲軸、連桿等;也可用作高應力下 工作的螺釘、螺帽等。

  17. 50Mn-55Mn鋼,用于制造耐磨性要求高、在高負荷下熱處理的零件,如齒輪、齒輪軸 、摩擦盤、滾子及彈簧。

  18. 60Mn-70Mn鋼,用于制造彈簧及犁鏵等。

  (四)合金結構鋼

  合金結構鋼簡稱合結鋼,是在優質碳素結構鋼的基礎上,適當地加入一種或數種合金元素(總量<5%)而制成的鋼種。

  (五)易切削結構鋼用途

  易切削結構鋼簡稱易切鋼,是含有少量易削元素,具有良好的被切削加工性能的鋼種。

  1.Y12硫磷復合低碳易切削鋼,是現有易切削鋼中磷含量最多的一個鋼種。常用于制造對力學性能要求不高的各種機器和儀器儀表零件,如螺栓、螺母、銷釘、軸、管接頭等。

  2.Y12Pb含鉛易切削鋼,被切削加工性好,不存在性能上的方向性,并有較高的力學性能,常用于制造較重要的機械零件、精密儀表零件等。

  3.Y15復合高硫低硅易切削鋼,是我國自行研制成功的鋼種,被切削性高于Y12鋼,常用于制 造不重要的標準件,如螺栓、螺母、管接頭、彈簧座等。

  4.Y15Pb同Y12Pb,被切削加工性更好。

  5.Y20低硫磷復合易切削鋼,被切削加工性優于20鋼而低于12鋼,可進行滲碳處理,常用于 制造要求表面硬、心部韌性高的儀器、儀表、軸類耐磨零件。

  6.Y30低硫磷復合易切削鋼,力學性能較高,被切削加工性也有適當改善,可制造強度要求 較高的標準件。

  7.Y35同Y30鋼,可調質處理。

  8.Y40Mn高硫中碳易切削鋼,有較高的強度、硬度和良好的被切削加工性,適于加工要求剛 性高的機床零部件,如機床絲杠、光杠、花鍵軸、齒條等。

  9.Y45Ca鈣硫復合易切削鋼,不僅被切削性好,而且熱處理后具有良好的力學性能,適于制 造較重要的機器結構件,如機床齒輪軸、花鍵軸、拖拉機傳動軸等。

  (六)彈簧鋼特性及用途

  彈簧鋼是用于制造彈簧或其他彈性元件的鋼種,按成分分為碳素彈簧鋼和合金彈簧鋼。

 (七)滾動軸承鋼特性和用途

  滾動軸承鋼簡稱軸承鋼或滾珠鋼,是用于制造各種滾動軸承的套圈和滾動體的鋼種。

  八)碳素工具鋼特性和用途

  碳素工具鋼簡稱碳工鋼,其冷、熱加工性能,耐磨性能好,價格低廉,在工具鋼中是被 廣泛采用的鋼種。

  1. T7鋼,為亞共析鋼,淬火回火后具有較高的強度和韌性,且有一定的硬度,但熱硬性低 ,淬透性差、淬火變形大。常用于制造能承受振動和撞擊,要求較高韌性,但切削性能要求 不太高的工具,如鑿子、沖頭等小尺寸風動工具,木工用鋸和鑿,簡單膠木模、鍛模、剪刀 、手錘、鐮刀等。

  2. T8鋼,為共析鋼,淬火回火后具有較高的硬度和耐磨性,但熱硬性低,淬透性差、加熱 時容易過熱,變形也大,塑性強度也較低。常用于不受大沖擊,需要較高硬度和耐磨性的工 具,如簡單的模子和沖頭、切削軟金屬的刀具、木工用的銑刀和斧、鑿、鏨、圓鋸片以及鉗 工裝配工具、虎鉗鉗口等。

  3. T8Mn鋼,性能同T8近似,但因加入了錳,淬透性較好,淬硬層較深。用途同T88,但可制造斷面較大的工具。

  4. T9鋼,性能同T8,但因碳含量較高一些,故硬度和耐磨性較高,韌性較差一些。常用作硬度較高,有一定韌性,但不受劇烈震動沖擊的工具,如中心銃、沖模、沖頭、木工切削工 具以及飼料機刀片、鑿巖石鑿子等。

  5.T10鋼,為過共析鋼,在淬火加熱時不易過熱,仍保持細晶粒。韌性尚可,強度及耐磨 性均較T7-T9高些,但熱硬性低,淬透性仍然不高,淬火變形大。這種鋼應用較廣,適于制 造切削條件較差、耐磨性要求較高且不受突然和劇烈沖擊振動而需要一定的韌性及具有鋒利 刃口的各種工具,如車刀、刨刀、鉆頭、絲錐、擴孔刀具、螺絲板牙、銑刀手鋸鋸條、小尺 寸冷切邊模及沖孔模,低精度而形狀簡單的量具(如卡板等),也可用作不受較大沖擊的耐磨零件。

  6. T11鋼,為過共析鋼,其碳含量介于T10、T12之間,具有較好的綜合力學性能(如強度、硬 度、耐磨性及韌性等)。用途與T10鋼基本相同,但不如T10鋼廣泛。

  7. T12鋼,含碳高、耐磨性好,但脆性較大。用作不受沖擊的各種工具和耐磨零件,如車刀 、銑刀、絲錐、扳牙、銼刀、刮刀、以及小的冷切邊模、沖孔模等。

  8. T13鋼,是碳工鋼中碳含量最高的鋼種,耐磨性最高,也最脆。用途與T12鋼基本相同,也可 用作不受沖擊而要求極高耐磨性的機械零件。

  (九)合金工具鋼用途

  合金工具鋼簡稱合工鋼,是在碳工鋼的基礎上加入合金元素而形成的鋼種。

 (十)高速工具鋼主要用途

  高速工具鋼簡稱高工鋼或高速鋼,俗稱"鋒鋼"或"風鋼"是一種適用于高速切削的高 碳高合金工具鋼,其突出特點是具有很高的熱硬性。

  進口鋼材特性

  不銹鋼 Austenite (奧氏體)系列

  SUS303F 防銹性及切削性能良好,適合一般零件。

  SUS303Cu Cu(銅)添加,加強切削性能,適用于軸心等零件。

  SUS304 不銹鋼中使用范圍最為廣泛,用于廚具丶常規鋼。

  SUS316 耐腐蝕性能比304更卓越,用于耐腐蝕材料。

  SUS316F 316添加S(硫),切削性能大大提高,適用于軸心等零件。

  SUS316L 316的低碳素鋼,耐腐蝕性及更佳的冷加工性。適用于螺栓丶螺帽。

  SUS316LUX 低碳,耐腐蝕性比316F更佳,添加S(硫)及Cu(銅),切削性能良好。

  SUS316LS-PX 低碳,耐腐蝕性比316F更佳,添加S(硫)及Cu(銅),切削性能良好。

  不銹鋼 Martensite (馬氏體)系列

  SUS416 →切削性能良好,用于機床加工。不含Pb(鉛)的環保料。

  SUS416F→Pb(鉛)添加,切削性能良好?勺鳠崽幚,硬度高達HRC40以上。

  SUS420J2→熱處理,硬度高達HRC50以上,適用于軸心等零件。

  SUS420F→420J2的改良鋼種,切削性能比420J2為佳。

  不銹鋼 Ferrite(鐵素體)系列

  SUS430F→耐腐蝕性能高,用于螺栓、母螺釘及電子零件等。

  快削鋼

  12L14(SUM24L)→適用于切削用料及一般零件。

  1215(SUM23)→此產品為環保料,與12L14相比不含鉛及不含有對環境有害物質,切削性良好。適合一般電鍍軸心、切削用料及一般零件。

  1213(SUM22)→中碳硫系 - 使用要求強度和被削性者,并提高Mn(錳)含量以防止因添加硫而導致鋼材材質劣化,其中碳含量超過0.40%者多屬調質后使用,故適用于機械及汽車之零件。

  1144(SUM43)→中碳硫系 - 使用要求強度和被削性者,并提高Mn(錳)含量以防止因添加硫而導致鋼材材質劣化,其中碳含量超過0.40%者多屬調質后使用,故適用于機械及汽車之零件。

  碳素鋼

  S15C/S20C/S45C/S45CF→低中碳鋼 / 中碳快削鋼 ,熱處理后硬度可達HRC50以上。適用于機械構造用鋼、手工具等。

  SK4F→高碳素快削鋼,添加S(硫)及Pb(鉛),增加切削性,可作熱處理,硬度可達HRC61。

  鉻軸承鋼(高碳)

  SUJ2→利用微細碳化物之析出,提高鋼材之耐磨耗性,適用于軸承、滾子軸、滾筒以及量規等產品,其中鉻鉬系具備高溫之機械性能,適用于較高溫用途。

 鉬合金鋼

  SCM415→可熱鍛及冷加工,適合一般鏈條零件、刀刃、工具或機器零件。

  SCM435 / 440→易切削性,適合形狀較復雜的加工。

  SCM435 可用于螺絲、螺栓等機器零件。

  SCM440 可用于軸類、汽車零件等。

  鎳鉻鉬合金鋼

  SNCM220→含Ni(鎳)成份,于軸承、活塞、汽車零件等表面滲碳硬化用。

  鈦合金

  TB340C (GRADE 2 & GRADE 5)→鈦屬于一種較輕及強度高之金屬,高耐蝕性,特別是耐海水性能良好。適合鐘表及一般化學工業零件之用。

  鋁合金

  6061, 6063→高純度鋁材,適用于散熱器、光學器材等。

  影響鋼材性能的化學元素

  1、碳(C):鋼中含碳量增加,屈服點和抗拉強度升高,但塑性和沖擊性降低,當碳量0.23%超過時,鋼的焊接性能變壞,因此用于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銹蝕;此外,碳能增加鋼的冷脆性和時效敏感性。

  2、硅(Si):在煉鋼過程中加硅作為還原劑和脫氧劑,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,故廣泛用于作彈簧鋼。在調質結構鋼中加入1.0-1.2%的硅,強度可提高15-20%。硅和鉬、鎢、鉻等結合,有提高抗腐蝕性和抗氧化的作用,可制造耐熱鋼。含硅1-4%的低碳鋼,具有極高的導磁率,用于電器工業做矽鋼片。硅量增加,會降低鋼的焊接性能。

  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,改善鋼的熱加工性能,如16Mn鋼比A3屈服點高40%。含錳11-14%的鋼有極高的耐磨性,用于挖土機鏟斗,球磨機襯板等。錳量增高,減弱鋼的抗腐蝕能力,降低焊接性能。

  4、磷(P):在一般情況下,磷是鋼中有害元素,增加鋼的冷脆性,使焊接性能變壞,降低塑性,使冷彎性能變壞。因此通常要求鋼中含磷量小于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。硫對焊接性能也不利,降低耐腐蝕性。所以通常要求硫含量小于0.055%,優質鋼要求小于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,因而是不銹鋼,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。鎳對酸堿有較高的耐腐蝕能力,在高溫下有防銹和耐熱能力。但由于鎳是較稀缺的資源,故應盡量采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)。結構鋼中加入鉬,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。

  9、鈦(Ti):鈦是鋼中強脫氧劑。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。在鉻18鎳9奧氏體不銹鋼中加入適當的鈦,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。鈮可改善焊接性能。在奧氏體不銹鋼中加鈮,可防止晶間腐蝕現象。

  13、鈷(Co):鈷是稀有的貴重金屬,多用于特殊鋼和合金中,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。當銅含量小于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,提高沖擊韌性,如作深沖薄板的08Al鋼。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不起皮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。

  16、硼(B):鋼中加入微量的硼就可改善鋼的致密性和熱軋性能,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):稀土元素是指元素周期表中原子序數為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。

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