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南昌海鑫钢铁实业有限公司
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钢材组成的五大元素及钢材中五种有害元素你了解吗

创建时间:2019-03-20 10:51 浏览次数:128

五大元素是特指钢铁中的碳、硫、硅、磷、锰五种元素。 五大元素各个化学元素对钢的性能有以下的影响:

五大元素是特指钢铁中的碳、硫、硅、磷、锰五种元素。 五大元素各个化学元素对钢的性能有以下的影响:


1、碳(C) 碳是钢铁的主要成分之一它直接影响着钢铁的性能。碳是区别铁与钢,决定钢号、品级的主要标志。碳是对钢性能起决定作用的元素。碳在钢中可作为硬化剂和加强剂,正是由于碳的存在,才能用热处理的方法来调节和改善其机械性能, 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):由原料矿石引入或脱氧及特殊需要而有意加入,在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂,所以镇静钢含有0.150.30%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1.01.2%的硅,强度可提高1520%。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14%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):少量由原料矿石中引入,主要是在冶炼钢铁过程中作为脱硫脱氧剂有意加入,钢铁中主要以MnS状态存在,如S含量较低,过量的锰可能组成MnCMnSiFeMnSi等,成固熔体状态存在,在炼钢过程中,锰是良好的脱氧剂和脱硫剂,一般钢中含锰0.300.50%。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1114%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。


4、(P):由原料中引入,有时也为了特殊需要而有意加入,以Fe2PFe3P状态存在,在一般情况下,磷是钢中有害元素,增加钢的冷脆性,使焊接性能变坏,降低塑性,使冷弯性能变坏。因此通常要求钢中含磷量小于0.045%,****钢要求更低些。


5、硫(S):主要由焦炭或原料矿石引入钢铁,主要以MnSFeS状态存在,硫在通常情况下也是有害元素。使钢产生热脆性,降低钢的延展性和韧性,在锻造和轧制时造成裂纹。硫对焊接性能也不利,降低耐腐蚀性。所以通常要求硫含量小于0.055%,****钢要求小于0.040%。在钢中加入0.08-0.20%的硫,可以改善切削加工性,通常称易切削钢。




钢中五种有害的元素是指:Pb-铅,Sn-锡,As-砷,Sb-锑,Bi-铋,


1. Pb-

周期系第A族元素,原子序数82,原子量270.2,熔点327.5℃,沸点1740℃,密度11.34g/cm3,银灰色重金属,质柔软。钢中残余铅极微,因绝大部分铅在冶炼过程中以蒸汽逸出钢液。由于铅和铁不生成固熔体,一般它是以微小的球状形态而存在于钢中,易发生偏析,对钢的性质有一定不良影响,铅能使钢的塑性略有降低,使钢的冲击值有较大降低。如因特殊用途则是在浇注过程中加入,钢中含少量铅可改善钢的切削加工性能。


2. Sn-

周期系第A族元素,原子序数50,原子量118.69,有白锡,灰锡,脆锡三种 同素异构体,密度:白锡7.28 g/cm3,灰锡5.75 g/cm3,,脆锡6.32-6.56g/cm3 ,熔点:白锡231.88℃,  灰锡231.99℃,脆锡231.99℃。沸点:白锡2260℃,灰锡2270℃,脆锡2260℃。     锡可大大降低钢及合金的高温机械性能,对钢的加工性能也十分有害。在钢中加入少量锡时能提高钢的耐腐蚀性,其强度也有一定提高,而对塑性却影响不大。


3. As-

周期系A族元素,原子序数33,原子量74.92,俗名砒,有灰,黄,黑三种同素异构体,密度5.727 g/cm3,熔点717℃,613℃升华。  砷在钢中常以Fe2As,Fe3As2,FeAs及固溶体形式存在,易发生偏析现象,砷与磷,锑同族,对钢性能影响有类似之处,砷能提高钢的抗拉强度和屈服点,增强抗腐蚀和抗氧化性能,但砷含量较高时(如大于0.2%),则使钢的脆性增加,延伸率,断面收缩率及冲击韧性降低,并影响焊接。


4. Sb-

周期系A族元素,原子序数51,原子量121.8,密度6.684g/cm3, 熔点630.74℃,沸点1750℃,锑对钢的性质有恶劣影响,一般使钢的强度降低,脆性增加,但如在钢中加入一定量的锑,会不同程度的提高钢的抗腐蚀能力及耐磨性。


5. Bi-

周期系A族元素,原子序数83,原子量208.98,密度9.8g/cm3, 熔点271.4℃,沸点1560±5℃,由于铋在钢中含量几乎不熔,在冶炼过程中,绝大部分以蒸汽逸出,故铋在钢中含量极微。它易偏析于晶间,相间,它在晶间浓度甚至可为在合金整体浓度的8100倍,它的存在因而引起钢的脆性,它能使不锈钢热态韧性降低,如含铋量较多,还会降低钢的塑性,影响钢的高温强度,致使不锈钢挤压材产生裂纹。如作特殊用途加入少量铋入钢中,则可显著改善钢的切削加工性能。

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