主题:【资料】影响钢材力学性能的因素

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一、化学成分

钢的基本元素为铁(Fe),普通碳素钢中占99%,此外还有碳(C)、硅(Si)、锰(Mn)等杂质元素,及硫(S)、磷(P)等有害元素,这些总含量约1%,但对钢材力学性能却有很大影响。

碳(C)

碳是除铁以外最主要的元素。碳含量增加,使钢材强度提高,塑性、韧性,特别是低温冲击韧性下降,同时耐腐蚀性、疲劳强度和冷弯性能也显著下降,恶化钢材可焊性,增加低温脆断的危险性。一般建筑用钢要求碳含量在0.22%以下,焊接结构中应限制在0.20%以下。

硅(Si)

硅作为脱氧剂加入普通碳素钢的。适量的硅可提高钢材的强度,而对塑性、冲击韧性、冷弯性能及可焊性无显著的不良影响。
一般镇静钢的含硅量为0.10%~0.30%,含量过高(达1%)会降低钢材塑性、冲击韧性、抗锈性和可焊性。

锰(Mn)

锰是一种弱脱氧剂。适量的锰可有效提高钢材强度,消除硫、氧对钢材的热脆影响,改善钢材热加工性能,并改善钢材的冷脆倾向,同时不显著降低钢材的塑性、冲击韧性。
普通碳素钢中锰的含量约为0.3%~0.8%。含量过高(达1.0%~1.5%以上)使钢材变脆变硬,并降低钢材的抗锈性和可焊性。

硫(S)

硫属于有害元素。硫引起钢材热脆,降低钢材的塑性、冲击韧性、疲劳强度和抗锈性等。
一般建筑用钢含硫量要求不超过0.055%,在焊接结构中应不超过0.050%。

磷(P)

磷也属于有害元素。磷虽可提高强度、抗锈性,但严重降低塑性、冲击韧性、冷弯性能和可焊性,尤其低温时发生冷脆。
含量需严格控制,一般不超过0.050%,焊接结构中不超过0.045%。

    为改善钢材力学性能,可适量增加锰、硅含量,还可掺入一定数量的铬、镍、铜、钒、钛、铌等合金元素,炼成合金钢。钢结构常用合金钢中合金元素含量较少,属于低合金钢
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二、冶金工艺

冶炼炉种的影响:

    主要有三种冶炼方法,形成电炉钢、平炉钢和氧气转炉钢。
电炉钢质量最好,但成本高,一般不采用;平炉钢和氧气转炉钢二者质量大体相当,所以已无必要强调炉种的影响。

钢的脱氧

    因为脱氧程度的不同,形成沸腾钢、镇静钢、半镇静钢和特殊镇静钢。

    沸腾钢是采用弱脱氧剂进行脱氧,浇注钢锭时,有氧、氮和一氧化碳气体从钢水中逸出,形成钢水的沸腾现象,故称“沸腾钢”。
沸腾钢的时效、韧性、可焊性较差,容易发生时效和变脆,但产量较高、成本较低;
镇静钢是在钢水中加入Si、Mn等进行彻底脱氧,过程中钢水冷却慢,状态平静,故称之“镇静钢”。镇静钢性能最好,但产量较低,成本较高。
半镇静介于镇静钢和沸腾钢之间。



特殊镇静钢是在用Si脱氧之后再用Al补充脱氧,所得钢材的低温冲击韧性更高。



汉痞
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以前只知道C的含量多少决定是铁还是钢,S的含量多少决定脆度。今天总算学习了完整的知识!
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三、冷加工硬化和时效硬化

    随着时间的增长,纯铁体中残留的碳、氧固溶物质逐步析出,形成自由的碳化物或氧化物微粒,约束纯铁体的塑性变形,此为时效。  时效将提高钢材的强度,降低塑性、韧性。时效的过程可从几天到几十年。
钢材在冷加工(常温加工)过程中由于产生塑性变形,从而提高钢材的屈服点,同时降低塑性和韧性的现象称为冷作硬化。

四、温度

温度不超过200℃,钢材的性能备有很大的变化。达250℃附近时,钢材抗拉强度略有提高,而塑性、韧性均下降,此时加工有可能产生裂缝。因钢材表面氧化膜呈蓝色,称“蓝脆现象”。
温度超过300℃以后,屈服点和极限强度明显下降,达到600℃时强度几乎等于零。

温度从常温下降到一定值,钢材的冲击韧性突然急剧下降,试件断口属脆性破坏,这种现象称为冷脆现象。钢材由韧性状态向脆性状态转变的温度叫冷脆转变温度。

五、应力集中和残余应力

钢结构构件中存在的孔洞、槽口、凹角、裂缝、厚度变化、形状变化、内部缺陷等使一些区域产生局部高峰应力,此谓应力集中现象。应力集中越严重,钢材塑性越差。

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小鸟飞翔
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不锈钢没有介绍啊,里面Cr含量很高的,有部分还有Cu
xxlxbb
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原文由 冬季(lylsg555) 发表:
一、化学成分

钢的基本元素为铁(Fe),普通碳素钢中占99%,此外还有碳(C)、硅(Si)、锰(Mn)等杂质元素,及硫(S)、磷(P)等有害元素,这些总含量约1%,但对钢材力学性能却有很大影响。

碳(C)

碳是除铁以外最主要的元素。碳含量增加,使钢材强度提高,塑性、韧性,特别是低温冲击韧性下降,同时耐腐蚀性、疲劳强度和冷弯性能也显著下降,恶化钢材可焊性,增加低温脆断的危险性。一般建筑用钢要求碳含量在0.22%以下,焊接结构中应限制在0.20%以下。

硅(Si)

硅作为脱氧剂加入普通碳素钢的。适量的硅可提高钢材的强度,而对塑性、冲击韧性、冷弯性能及可焊性无显著的不良影响。
一般镇静钢的含硅量为0.10%~0.30%,含量过高(达1%)会降低钢材塑性、冲击韧性、抗锈性和可焊性。

锰(Mn)

锰是一种弱脱氧剂。适量的锰可有效提高钢材强度,消除硫、氧对钢材的热脆影响,改善钢材热加工性能,并改善钢材的冷脆倾向,同时不显著降低钢材的塑性、冲击韧性。
普通碳素钢中锰的含量约为0.3%~0.8%。含量过高(达1.0%~1.5%以上)使钢材变脆变硬,并降低钢材的抗锈性和可焊性。

硫(S)

硫属于有害元素。硫引起钢材热脆,降低钢材的塑性、冲击韧性、疲劳强度和抗锈性等。
一般建筑用钢含硫量要求不超过0.055%,在焊接结构中应不超过0.050%。

磷(P)

磷也属于有害元素。磷虽可提高强度、抗锈性,但严重降低塑性、冲击韧性、冷弯性能和可焊性,尤其低温时发生冷脆。
含量需严格控制,一般不超过0.050%,焊接结构中不超过0.045%。

    为改善钢材力学性能,可适量增加锰、硅含量,还可掺入一定数量的铬、镍、铜、钒、钛、铌等合金元素,炼成合金钢。钢结构常用合金钢中合金元素含量较少,属于低合金钢


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tiaopiaolifei
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