2010結(jié)構(gòu)工程師輔導(dǎo)：化學(xué)成分的影響

　　(三)化學(xué)成分對(duì)鋼材性能的影響

　　碳素鋼中除了鐵和碳元素之外,還含有硅、錳、磷、硫、氮、氧、氫等元素。它們的含量決定了鋼材的質(zhì)量和性能,尤其是某些元素為有害雜質(zhì)(如磷、硫等) ,在冶煉時(shí)應(yīng)通過控制和調(diào)節(jié)限制其含量,以保證鋼的質(zhì)量。下面就一些主要元素在鋼中的作用和影響，作簡(jiǎn)單介紹。

　　碳一一碳是影響鋼材性能的主要元素之一,在碳素鋼中隨著含碳量的增加,其強(qiáng)度和硬度提高,塑性和韌性降低。當(dāng)含碳量大于1%后,脆性增加,硬度增加,強(qiáng)度下降。含碳量大于0.3%時(shí)鋼的可焊性顯著降低。此外,含碳量增加,鋼的冷脆性和時(shí)效敏感性增大,耐大氣銹蝕性降低。

　　硅一一硅含量在1%以內(nèi)時(shí),可提高鋼的強(qiáng)度、疲勞極限、耐腐蝕性及抗氧化性,對(duì)塑性和韌性影響不大,但對(duì)可焊性和冷加工性能有所影響。硅可作為合金元素,用以提高 合金鋼的強(qiáng)度。

　　錳一一錳可提高鋼材的強(qiáng)度、硬度及耐磨性。能消減硫和氧引起的熱脆性,改善鋼 的熱加工性能。錳可作為合金元素,提高合金鋼的強(qiáng)度。

　　磷一一磷是碳素鋼中的有害雜質(zhì)。常溫下能提高鋼的強(qiáng)度和硬度,但塑性和韌性顯著 下降,低溫時(shí)更甚,即引起所謂"冷脆性"。磷可提高鋼的耐磨性和耐腐蝕性能。

　　硫一一硫是碳素鋼中的有害雜質(zhì)。在焊接時(shí),易產(chǎn)生脆裂現(xiàn)象,稱為熱脆性,顯著降 低可焊性。含硫過量還會(huì)降低鋼的韌性、耐疲勞性等機(jī)械性能及耐腐蝕性能。

　　氧一一氧是碳素鋼中的有害雜質(zhì)。含氧量增加,使鋼的機(jī)械強(qiáng)度降低、塑性和韌性降 低,促進(jìn)時(shí)效作用,還能使熱脆性增加,焊接性能變差。

　　氮一一氮能使鋼的強(qiáng)度提高,塑性特別是韌性顯著下降。氮還會(huì)加劇鋼的時(shí)效敏感性 和冷脆性,使可焊性變差。在鋼中氮若與鋁或欽元素反應(yīng)生成的化合物能使晶粒細(xì)化, 可改善鋼的性能。

2010年結(jié)構(gòu)師考試9月18、19日      

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