碳钢中常存杂质有哪些?对钢的力学性能有何影响?

Question

碳钢中常存杂质有哪些?对钢的力学性能有何影响?

Answer 1

1、碳（C）：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）：在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂,所以镇静钢含有0.15－0.30%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1.0－1.2%的硅,强度可提高15－20%.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1－4%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）：在炼钢过程中,锰是良好的脱氧剂和脱硫剂,一般钢中含锰0.30－0.50%.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11－14%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、磷（P）：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%,优质钢要求更低些.
　　5、硫（S）：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%,优质钢要求小于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.
6、铜(Cu)：武钢用大冶矿石所炼的钢,往往含有铜.铜能提高强度和韧性,特别是大气腐蚀性能.缺点是在热加工时容易产生热脆,铜含量超过0.5%塑性显著降低.当铜含量小于0.50%对焊接性无影响.
7、铝(Al)：铝是钢中常用的脱氧剂.钢中加入少量的铝,可细化晶粒,提高冲击韧性,如作深冲薄板的08Al钢.铝还具有抗氧化性和抗腐蚀性能,铝与铬、硅合用,可显著提高钢的高温不起皮性能和耐高温腐蚀的能力.铝的缺点是影响钢的热加工性能、焊接性能和切削加工性能.
8、氮(N):氮能提高钢的强度,低温韧性和焊接性,增加时效敏感性.