元素
对钢铁性能的影响
H(氢)
H是一般钢中最有害的元素,钢中溶有氢会引起钢的氢脆、白点等缺陷。氢与氧、氮一样,在固态钢中溶解度极小,在高温时溶入钢液,冷却时来不及逸出而积聚在组织中形成高压细微气孔,使钢的塑性、韧度和疲劳强度急剧降低,严重时会造成裂纹、脆断。“氢脆”主要出现在马氏体钢中,在铁氧体钢中不十分突出,一般与硬度和含碳量一起增加。
另一方面,H能提高钢的磁导率,但也会使矫顽力和铁损增加(加
H
后矫顽力可增大
0.5
~
2
倍)。
B(硼)
B在钢中的主要作用是增加钢的淬透性,从而节约其他较稀贵的金属,与镍、铬、钼等。为了这一目的,其含量一般规定在
0.001%
~
0.005%
范围内。它可以代替
1.6%
的镍、
0.3%
的铬或
0.2%
的钼,以硼代钼应注意,因钼能防止或降低回火脆性,而硼却略有促进回火脆性的倾向,所以不能用硼将钼完全代替。
中碳碳素钢中加硼,由于提高了淬透性,可使厚
20mm
以上的钢材调质后性能大为改善,因此,可用
40B
和
40MnB
钢代替
40Cr
,可用
20Mn2TiB
钢代替
20CrMnTi
渗碳钢。但由于硼的作用随钢中碳的含量的增加而减弱,甚至消失,在选用含硼渗碳钢时,必须考虑到零件渗碳后,渗碳层的淬透性将低于芯部的淬透性的这一特点。
弹簧钢一般要求完全淬透,通常弹簧面积不大,采用含硼钢有利。对高硅弹簧钢硼的作用波动较大,不便采用。
硼和氮及氧有强的亲和力,沸腾钢中加入
0.007%
的硼,可以消除钢的时效现象。
C(碳)
C是仅次于铁的主要元素,它直接影响钢材的强度、塑性、韧性和焊接性能等。
当钢中含碳量在
0.8%
以下时,随着含碳量的增加,钢材的强度和硬度提高,而塑性和韧性降低;但当含碳量在
1.0%
以上时,随着含碳量的增加,钢材的强度反而下降。
随着含碳量的增加,钢材的焊接性能变差(含碳量大于
0.3%
的钢材,可焊性显著下降),冷脆性和时效敏感性增大,耐大气锈蚀性下降。
N(氮)
N对钢材性能的影响与碳、磷相似,随着氮含量的增加,可使钢材的强度显著提高,塑性特别是韧性也显著降低,可焊性变差,冷脆性加剧;同时增加时效倾向及冷脆性和热脆性,损坏钢的焊接性能及冷弯性能。因此,应该尽量减小和限制钢中的含氮量。一般规定氮含量应不高于
0.018%
。
氮在铝、铌、钒等元素的配合下可以减少其不利影响,改善钢材性能,可作为低合金钢的合金元素使用。有些牌号的不锈钢,适当增加
N
的含量,可以减少
Cr
的使用量,可以有效降低成本。
O(氧)
O在钢中是有害元素。
49种元素对钢铁性能的影响