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钢的物理力学性能的决定性的影响
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普通碳素钢是由纯铁、碳及杂质元素组成的,其中纯铁约占99%左右,碳及杂质元素仅占1%左右。在低合金钢中除上述元素外还有合金元素,后者的含量低于5%,碳和其他元素尽管含量不大,但对钢的物理力学性能却有着决定性的影响。
在普通碳素钢中,碳是除纯铁以外的最主要的元素,它直接影响钢材的强度、塑性和切性。随着含碳量的提高,钢的强度逐渐升高,而塑性、冲击韧性下降,冷弯性能、可焊性能和抗锈蚀性能等也都变劣。因此,尽管碳是使钢材获得足够强度的主要元素,但在钢 结构(特别是焊接结构)中并不采用有较高含碳量的钢材。
普通碳素钢中,还含有不同含量的硫、磷、硅、锰、氮、氧等杂质。在低合金钢中,锰经常作为合金元素,磷、氮有时也用作合金元素。这些元素对钢的物理力学性能的影响如下:
硫使钢材在高温时变脆,在焊接或进行热加工时,有可能引起热裂纹,这种现象称为州材的“热脆”。此外,硫还会降低钢的冲击韧性、疲劳强度和抗锈蚀性能,因而应严格控制钢中的含硫量,一般不应超过0.055%, 普通低合金钢则不超过0.050%.
磷可提高钢的强度和抗锈蚀的能力,但严重地降低钢的塑性、冲击韧性、冷弯性能和可焊性能,特别是在温度较低时促使钢变脆。磷的含量也要严格控制,一般不超过0.045%。但是当采取特殊的冶燎工艺时,磷可作为一种合金元 素来制造含磷的低合金钢,这时它的含量可以达到0.12-0.13%.
锰是一种弱脱氧剂。在普通碳素钢中,锰可提高钢材的强度,消除硫对钢的热脆影响,并能改善钢的冷脆倾向,同时不显著降低塑性和冲击韧性,因此是一种有益的杂质。
硅是比锰更强的脱氧剂。普通碳素钢中加硅,是为了制造质量较高的镇静钢。当硅的含量不超过0.2%时,可以提高钢的强度,而对塑性、冲击韧性、冷弯性能及可焊性能均无显著的不良影响。一般镇静钢中的含硅量为0.12-0.30%.
铜在普通碳素钢中属于杂质成分。它可以显著地提高钢的抗锈蚀性能,也可以提高钢的强度,但对可焊性有不利影响。
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