钢铁5大元素.doc

珠光体是由奥氏体发生共析转变同时析出的，铁素体与渗碳体片层相间的组织，1是铁碳合金中最基本的五种组织之一。2代号为P。是由发现者名字命名。3奥氏体（Austenite）是钢铁的一种层片状的显微组织，1通常是-Fe中固溶少量碳的无磁性固溶体，也称为沃斯田铁或-Fe。奥氏体的名称是来自英国的冶金学家罗伯茨奥斯汀（William Chandler Roberts-Austen）。奥氏体塑性很好，强度较低，具有一定韧性，不具有铁磁性。奥氏体因为是面心立方，四面体间隙较大，可以容纳更多的碳。2片状马氏体经低温回火（150-250摄氏度）后，得到回火马氏体。其具有针状特征,因此也叫针状马氏体低温回火（150-250） 所得到的组织是回火马氏体，其性能是：具有高的硬度（HRC58-64）和高的耐磨性，因内应力有所降低，故韧性有所提高.这种回火方法主要用于刃具，量具，拉丝模以及其它要求硬而耐磨的零件.钢淬火后的组织是马氏体及少量残余奥氏体，它们都是不稳定的组织，都有向稳定的组织（铁素体和渗碳体两相混合物）转变的倾向.但在室温下，原子活动能力很差，这种转变速度极慢.随着回火温度的升高，原子活动能力加强，组织转变便以较快的速度进行.由于组织的变化，钢的性能也发生相应的变化.贝氏体一般情况下，将过冷奥氏体在中温范围内形成的由铁素体和渗碳体组成的非层状组织统称为贝氏体。奥氏体钢等温淬火后的产物，是将钢件奥氏体化，使之快冷到贝氏体转变温度区间（260400）等温保持，使奥氏体转变为贝氏体。贝氏体具有较高的强韧性配合。在硬度相同的情况下贝氏体组织的耐磨性明显优于马氏体，可以达到马氏体的13倍。钢铁中的元素（除铁外）可简单分为两大类：五大元素和稀少元素。五大元素即指碳、硅、锰、硫、磷；稀少元素主要指氮、氢、氧等气体元素和合金元素。当然所有元素都可能影响钢料的生产、制造及其性质，元素间也可能彼此影响。另外，某元素对某一钢种有益，但在另外一种钢种中就可能有害。下面简要介绍下五大元素对钢性能的影响： 1、碳碳是影响钢的组织和性能的主要元素。在钢中碳主要以渗碳体的形式存在。当钢的含碳量1.0时，随着含碳量的增加，钢的强度和硬度提高，而塑性和韧性不断下降。这是因为在以铁素体（ferrite）为基体的钢中，层片状渗碳体起着强化作用，钢中珠光体(pearlite)含量愈多，则强度和硬度愈高（张万昌，2000）。炼钢厂所生产的极低碳钢(IF钢，InterstitialFree钢)，是在炼钢过程中加入铌和钛元素以制约碳元素的形成，这种极低碳钢超深冲性良好，主要用于汽车工业。在冷轧厂中最常见的卷板低碳钢为碳含量0.08的SAE1008钢种，作为各大产业产品用钢的原料。但是，当钢中含碳量1.0以后、钢中出现网状渗碳体，这时钢的硬度虽随着含碳量的增加而不断提高，却导致钢的强度下降。钢中含碳量愈多，渗碳体网愈严重，网的厚度也越大。所以高碳钢的性能硬而脆，仅作工具用。 2、硅硅是在钢冶炼生产过程中由原料（铁矿石、废钢铁、脱氧剂等）所带入的(王章忠，2001)，硅溶于Fe中形成固溶体，提高钢的强度和硬度。所以，硅是钢中的有益元素，在钢中硅的含量0.5（张万昌，2000）。但是在一般具有无氧化炉（NOF）的连续退火线的热浸镀锌厂中，所使用的低碳钢(冷轧板)，其硅成分一般为0.03max,最好不得超过0.04，否则钢带进入460左右的锌槽之后，无法取得良好的着锌状态。 3、锰锰是在钢冶炼生产过程中由原料（铁矿石、废钢铁、脱氧剂等）所带入的，锰溶于Fe和渗碳体中使钢的强度和硬度提高，此外锰和硫化合成MnS，可以减轻硫对钢的危害，所以锰也是钢中的有益元素（张万昌，2000）。在钢中锰的含量0.8%。但是在一般具有无氧化炉（NOF）的连续退火线的热浸镀锌厂中，所使用的商业级低碳钢(冷轧板)，其锰成分最好不得超过0.35。但是，高强度低碳钢（如JISG3101SS400），其锰成分最好不得超过1.0。 4、硫硫是在炼钢时由矿石和燃料带到钢中的，在钢中硫常以FeS形式存在，FeS与铁形成低熔点共晶（熔点985C），当钢材在轧制或锻造时（加热温度为8001250C）,沿着晶界分布的低熔点共晶已呈熔融状态，消弱了晶粒之间的连接，会造成钢材开裂。这种现象叫热脆性。它是钢中的有害元素（张万昌，2000）。高炉厂的炼铁、炼钢过程中，在鱼雷车中遵循“高温脱硫、低温脱磷”的原则进行脱硫，使钢中含硫量不超过0.05。但是在一般具有无氧化炉（NOF）的连续退火线的热浸镀锌厂中，所使用的低碳钢，其硫成分最好不得超过0.035。 5、磷磷是由矿石和生铁等炼钢原料带入的，它常溶解在Fe内形成固溶体，使钢的强度和硬度提高，而塑性和韧性下降，此外，磷在结晶时易形成脆性很大的Fe3P，使钢在室温下的塑性和韧性急剧下降。这种现象称为冷脆性。它也是钢中的有害元素。高炉厂的炼铁、炼钢过程中，在鱼雷车中遵循“高温脱硫、低温脱磷”的原则进行脱磷，使钢中含磷量限制在0.06以下。但是在一般具有无氧化炉（NOF）的连续退火线的热浸镀锌厂中，所使用的低碳钢，其磷成分最好不得超过0.035。钢铁五大元素对钢的性能影响 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0.150.30%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)：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、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