下列钢材化学成分中,属于碳素钢中的有害元素的是()。
A 、碳
B 、硅
C 、锰
D 、磷
【正确答案:D】
主要元素有碳、硅、锰、磷、硫、氧、氮、钛、钒等。碳是决定钢材性能的最重要元素,直接影响强度硬度,塑性和韧性。硅可提高钢材的强度,锰改善钢材的热加工性能,提高钢材强度,其中磷、硫、氧是有害元素。
钢中的主要有害元素有:硫、磷、氮、氧。
硫多数以FeS的形式存在于钢中,它是一种强度较低和性质较脆的夹杂物,受力时容易中,降低钢的强度和疲劳强度,同时硫对热加工和焊接很不利,且偏析严重。
磷多数溶于铁素体中形成固溶体,磷虽能提高钢的强度和耐腐蚀性能,但显著提高了脆性转变温度,增大了钢的冷脆性,并降低可焊性,且偏析严重。
氮也溶入素体中形成固溶体,能提高钢的强度和硬度,但显著降低了钢的塑性和韧性,增大钢的敏感性和冷脆性。
氧多数以FeO形式存在于非金属夹杂物中,它是一种硬脆的物质,会使钢的塑性、韧性和疲劳强度显著降低,并增大时效敏感性。
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钢的化学成分可以有很大变化,只含碳元素的钢称为碳素钢(碳钢)或普通钢;在实际生产中,钢往往根据用途的不同含有不同的合金元素,比如:锰、镍、钒等等。人类对钢的应用和研究历史相当悠久,但是直到19世纪贝氏炼钢法发明之前,钢的制取都是一项高成本低效率的工作。
钢液不是纯金属,而是以Fe为基的含有一定量C、Si、Mn及其他一些元素的多元合金。因此,它的结晶过程不是在某一固定的温度(熔点)进行,而是在一定的温度范围内完成的。在平衡结晶条件下,钢液温度降至其液相线温度(tL)时开始出现晶体,而达到固相线温度(ts)时结晶方告结束。
此液相线和固相线间的温度区间,即tL-ts=Δtc。便称为该合金的结晶温度范围。某一钢种的结晶温度范围主要取决于所含元素的性质及其含量,并可由铁与相应元素的二元或三元相图来确定。各元素对结晶温度范围的影响可近似地看成可加和的。即某一具体钢种的结晶温度范围。
P40 元素与钢材的关系:
1、钢材性能最重要的元素? 碳[C]
2、钢材有有害元素? 磷[p]、硫[S]、氧[O]
3、会使钢材可焊性降低? 1+2=碳[C]、磷[P]、硫[S]、氧[O]
4、会使钢材强度提高,塑性韧性降低的? 碳[C]、磷[P]、氮[N]
5?、会使钢材强度提高的元素? 碳[C]、锰【Mn]、磷[P]、氮[N]
一、什么是钢材最重要的元素?主加元素?
碳[C] 是决定钢材性能的 最重要 元素。
硅[Si] 是我国钢筋用钢材中的 主要添加合金 元素,当含量 小于1% 时,可提高钢材强度,对塑性和韧性影响不明显。
二、锰对钢材的影响?
锰[Mn] 能消减 硫[S]和氧[O] 引起的热脆性
三、钢材的有害元素是哪几种?加大冷脆性?引起热脆性?
(1)磷 [P] :磷是碳素钢中很有害的元素之一。磷含量增加,钢材的强度、硬度提高,塑性和韧性显著下降。特别是温度愈低,对塑性和韧性的影响愈大,从而显著加大钢材的冷脆性,也使钢材可焊性显著降低。但磷可提高钢材的耐磨性和耐蚀性,在低合金钢中可配合其他元素作为合金元素使用。
(2)硫 [S] :硫也是很有害的元素,呈非金属硫化物夹杂物存在于钢中,降低钢材的各种机械性能。硫化物所造成的低熔点使钢材在焊接时易产生热裂纹,形成热脆现象,称为热脆性。硫使钢的可焊性、冲击韧性、耐疲劳性和抗腐蚀性等均降低
(3)氧 [O] :氧是钢中有害元素,会降低钢材的机械性能,特别是韧性。氧有促进时效倾向的作用。氧化物所造成的低熔点亦使钢材的可焊性变差。
四、碳 [C] 、氮 [N] 、磷 [P] 对钢材的影响?
氮[N]对钢材性质的影响与碳[C]、磷[P]相似,会使钢材强度提高,塑性特别是韧性显著下降。
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