影响钢材工作性能的因素

影响钢材工作性能的因素 化学成分 钢材的主要化学成分是铁和少量的碳，另外还有一些合金元素和 有害杂质元素，这些元素对钢材的性能影响很大。 组成元素 对钢材性能的影响 碳 对钢材的强度.塑性.韧性和焊接性有决定性的影响， 随着碳含量的增加，钢材的抗拉强度和屈服强度增加， 塑性.冷弯性能和冲击韧性，特别是低温冲击韧性降低， 焊接性也变坏，所以钢材中的碳含量不能过高。 锰 是结构钢的合金元素，当含量不多是能显著提高钢的 冷脆性能.屈服强度和抗拉强度而又不过多地降低塑性 和冲击韧性，锰对脱钢中的有害元素的含量有作用， 能减除硫的有害作用，但过量时会使钢材变脆和塑性 降低。 硅 因能使钢中纯铁体晶粒细小和均匀分布，是一种熔炼 有较好性能镇静钢的脱氧剂，适量的硅可以提高钢的 强度，而对钢的塑性.冷弯性能哈冲击韧性及焊接性无 显著不良影响，过量的硅会降低钢的塑性和冲击韧性， 恶化钢材的抗腐蚀性和焊接性。 硫 硫和铁化合成硫化铁，散布在纯铁体层中，当温度在 800-1200 度时熔化而使钢材出现裂纹，称为“热脆” 现象，使钢的焊接性变坏，硫还能降低钢的塑性和冲 击韧性。 氧 有害作用同硫，增加钢的脆性 磷 磷使钢材在低温时韧性降低并容易产生脆性破坏，称 为“冷脆”现象，高温时也使钢的塑性变差。 氮 作用类似于磷，能显著降低钢的塑性和冲击韧性并增 大其“冷脆”性 铝作为脱氧剂或合金化元素加入钢中，铝脱氧能力比硅、锰强得多。 铝在钢中的主要作用是细化晶粒、固定钢中的氮，从而显著提高钢 的冲击韧性，降低冷脆倾向和时效倾向性。如 D 级碳素结构钢要求 钢中酸溶铝含量不小于 0.015，深冲压用冷轧薄钢板 08要求钢 中酸溶铝含量为 0.02-0.07。 铝还可提高钢的抗腐蚀性能，特别是与钼、铜、硅、铬等元素配合 使用时，效果更好。 冶炼缺陷的影响 刚冶炼后因浇注方法不同可分为沸腾钢.半镇静钢.镇静钢和特殊 镇静钢，钢材的冶炼缺陷越少质量越好，主要的冶炼缺陷有：偏折. 非金属夹杂.裂纹和起层等。 缺陷类型 解释说明 偏折 钢材中的某些杂质元素分布不均匀即杂质元素集 中在某一部分，偏折将严重影响钢材的性能，特 别是硫磷等元素的偏折将会使钢材的塑性.冲击 韧性.冷弯性和引炉性变差 非金属杂质 如夹杂的硫化物.氧化物等对钢材的性能产生恶 劣的影响 裂缝和起层 在厚度方向分成多层但仍然相互连接而并未分离 叫分层，这些缺陷降低了钢材的冷弯性能和冲击 韧性，以及疲劳强度和抗脆断能力 热处理的作用 经过适当的热处理可显著提高钢材的强度并保持良好的塑性和韧 性。 残余应力的影响 残余应力是由于钢材在加工过程中温度不均匀冷却产生的，是一 种自相平衡的应力，它不影响构件的静力强度，但降低了构件的刚 度和稳定性。 温度的影响 1.“蓝脆”现象 一般在 200 度以内钢材的性能变化不大，但在 250 度左右钢材的抗拉强度有所提高，而塑性.冲击韧性变差，钢材 变脆，钢材在此温度范围内破坏时常呈脆性破坏特征，成为“蓝脆” （表面氧化呈兰色）。 2.低温冷脆 当温度从常温开始下降时，钢材的强度稍有提高， 但脆性倾向变大，塑性和冲击韧性下降，当温度下降到某一数值时， 钢材的冲击韧性突然显著下降，使钢材产生脆性端裂，该现象叫低 温冷脆。 应力集中的影响 应力集中 在荷载作用下截面突变