最近,網編在網上看到很多這樣的問題:「鋼材的元素成分都有哪些?和鋼材中的I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ類代表的什麼?」根據中華標準件進過詳細的總結,告訴大家有關鋼材元素成分和類級別的詳細介紹。
鋼材元素成分主要有以下幾種:
一、碳(C):鋼中含碳量增加,屈服點和抗拉強度升高,但塑性和衝擊性降低,當碳含量超過0.23%時,鋼的焊接性能變壞,因此用於焊接的低合金結構鋼,含碳量一般不超過0.20%。碳量高還會降低鋼的耐大氣腐蝕能力,在露天料場的高碳鋼就易鏽蝕;此外,碳能增加鋼的冷脆性和時效敏感性。
二、矽(Si):在煉鋼過程中加矽作為還原劑和脫氧劑,所以鎮靜鋼含有0.15-0.30%的矽。如果鋼中含矽量超過0.50-0.60%,矽就算合金元素。矽能顯著提高鋼的彈性極限,屈服點和抗拉強度,故廣泛用於作彈簧鋼。在調質結構鋼中加入1.0-1.2%的矽,強度可提高15-20%。矽和鉬、鎢、鉻等結合,有提高抗腐蝕性和抗氧化的作用,可製造耐熱鋼。含矽1-4%的低碳鋼,具有極高的導磁率,用於電器工業做矽鋼片。矽量增加,會降低鋼的焊接性能。
三、錳(Mn):在煉鋼過程中,錳是良好的脫氧劑和脫硫劑,一般鋼中含錳0.30-0.50%。在碳素鋼中加入0.70%以上時就算「錳鋼」,較一般鋼量的鋼不但有足夠的韌性,且有較高的強度和硬度,提高鋼的淬性,改善鋼的熱加工性能,如16Mn鋼比A3屈服點高40%。含錳11-14%的鋼有極高的耐磨性,用於挖土機鏟鬥,球磨機襯板等。錳量增高,減弱鋼的抗腐蝕能力,降低焊接性能。
四、磷(P):在一般情況下,磷是鋼中有害元素,增加鋼的冷脆性,使焊接性能變壞,降低塑性,使冷彎性能變壞。因此通常要求鋼中含磷量小於0.045%,優質鋼要求更低些。
五、硫(S):硫在通常情況下也是有害元素。使鋼產生熱脆性,降低鋼的延展性和韌性,在鍛造和軋制時造成裂紋。硫對焊接性能也不利,降低耐腐蝕性。所以通常要求硫含量小於0.055%,優質鋼要求小於0.040%。在鋼中加入0.08-0.20%的硫,可以改善切削加工性,通常稱易切削鋼。
六、鉻(Cr):在結構鋼和工具鋼中,鉻能顯著提高強度、硬度和耐磨性,但同時降低塑性和韌性。鉻又能提高鋼的抗氧化性和耐腐蝕性,因而是不鏽鋼、耐熱鋼的重要合金元素。
七、鎳(Ni):鎳能提高鋼的強度,而又保持良好的塑性和韌性。鎳對酸鹼有較高的耐腐蝕能力,在高溫下有防鏽和耐熱能力。但由於鎳是較稀缺的資源,故應儘量採用其他合金元素代用鎳鉻鋼。
八、鉬(Mo):鉬能使鋼的晶粒細化,提高淬透性和熱強性能,在高溫時保持足夠的強度和抗蠕變能力(長期在高溫下受到應力,發生變形,稱蠕變)。結構鋼中加入鉬,能提高機械性能。還可以抑制合金鋼由於火而引起的脆性。在工具鋼中可提高紅性。
九、鈦(Ti):鈦是鋼中強脫氧劑。它能使鋼的內部組織緻密,細化晶粒力;降低時效敏感性和冷脆性。改善焊接性能。在鉻18鎳9奧氏體不鏽鋼中加入適當的鈦,可避免晶間腐蝕。
十、釩(V):釩是鋼的優良脫氧劑。鋼中加0.5%的釩可細化組織晶粒,提高強度和韌性。釩與碳形成的碳化物,在高溫高壓下可提高抗氫腐蝕能力。
十一、鎢(W):鎢熔點高,比重大,是貴生的合金元素。鎢與碳形成碳化鎢有很高的硬度和耐磨性。在工具鋼加鎢,可顯著提高紅硬性和熱強性,作切削工具及鍛模具用。
十二、鈮(Nb):鈮能細化晶粒和降低鋼的過熱敏感性及回火脆性,提高強度,但塑性和韌性有所下降。在普通低合金鋼中加鈮,可提高抗大氣腐蝕及高溫下抗氫、氮、氨腐蝕能力。鈮可改善焊接性能。在奧氏體不鏽鋼中加鈮,可防止晶間腐蝕現象。
十三、鈷(Co):鈷是稀有的貴重金屬,多用於特殊鋼和合金中,如熱強鋼和磁性材料。
十四、銅(Cu):武鋼用大冶礦石所煉的鋼,往往含有銅。銅能提高強度和韌性,特別是大氣腐蝕性能。缺點是在熱加工時容易產生熱脆,銅含量超過0.5%塑性顯著降低。當銅含量小於0.50%對焊接性無影響。
十五、鋁(Al):鋁是鋼中常用的脫氧劑。鋼中加入少量的鋁,可細化晶粒,提高衝擊韌性,如作深衝薄板的08Al鋼。鋁還具有抗氧化性和抗腐蝕性能,鋁與鉻、矽合用,可顯著提高鋼的高溫不起皮性能和耐高溫腐蝕的能力。鋁的缺點是影響鋼的熱加工性能、焊接性能和切削加工性能。
十六、硼(B):鋼中加入微量的硼就可改善鋼的緻密性和熱軋性能,提高強度。
十七、氮(N):氮能提高鋼的強度,低溫韌性和焊接性,增加時效敏感性。
十八、稀土(Xt):稀土元素是指元素周期表中原子序數為57-71的15個鑭系元素。這些元素都是金屬,但他們的氧化物很象「土」,所以習慣上稱稀土。鋼中加入稀土,可以改變鋼中夾雜物的組成、形態、分布和性質,從而改善了鋼的各種性能,如韌性、焊接性,冷加工性能。在犁鏵鋼中加入稀土,可提高耐磨性。
鋼材中的I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ類代表什麼?詳解如下:
1、I代表一類剛:屬於碳素鋼
FeⅠ類(碳素鋼): Q235、20#、20g、20R、L210、S205、HP265等。
含碳量小於1.35%(0.1%-1.2%),除鐵、碳和限量以內的矽、錳、磷、硫等雜質外,不含其他合金元素的鋼。碳素鋼的性能主要取決於含碳量。
含碳量增加,鋼的強度、硬度升高,塑性、韌性和可焊性降低。與其他鋼類相比,碳素鋼使用最早,成本低,性能範圍寬,用量最大。適用於公稱壓力PN≤32.0MPa,溫度為-30-425℃的水、蒸汽、空氣、氫、氨、氮及石油製品等介質。常用牌號有WC1、WCB、ZG25及優質鋼20、25、30及低合金結構鋼16Mn[1]
2、Ⅱ代表二類剛:屬於低合金鋼
FeⅡ類(低合金鋼): 16MnR、12Cr1MoV、20MnMoD、S240、L245、HP295等
合金元素總量小於5%的合金鋼叫做低合金鋼。低合金鋼是相對於碳鋼而言的,是在碳鋼的基礎上,為了改善鋼的一種或幾種性能,
而有意向鋼中加入一種或幾種合金元素.加入的合金量超過碳鋼正常生產方法所具有的一般含量時,稱這種鋼為合金鋼。模具人雜誌微信:
當合金總量低於5%時稱為低合金鋼。合金含量在5-10%之間稱為中合金鋼;大於10%的稱為高合金鋼。
3、Ⅲ代表三類剛:屬於馬氏體不鏽鋼,鐵素體不鏽鋼
FeⅢ類(馬氏體、鐵素體不鏽鋼): 1Cr5Mo、0Cr13、1Cr17、1Cr9Mo等。
標準的馬氏體不鏽鋼是:403、410、414、416、416(Se)、420、431、440A、440B和440C型,有磁性;這些鋼材的耐腐蝕性來自「鉻」,其範圍是從11.5至18%,鉻含量愈高的鋼材需碳含量愈高,
以確保在熱處理期間馬氏體的形成,上述三種440型不鏽鋼很少被考慮做為需要焊接的應用,且440型成份的熔填金屬不易取得。
鐵素體不鏽鋼(400系)含鉻量在15%~30%,具有體心立方晶體結構。這類鋼一般不含鎳,有時還含有少量的Mo、Ti、Nb等元素,這類鋼具有導熱係數大,膨脹係數小、抗氧化性好、抗應力腐蝕優良等特點,多用於製造耐大氣、水蒸氣、水及氧化性酸腐蝕的零部件。
鐵素體不鏽鋼價格不僅相對低且穩定,並且具有許多獨特的特點和優勢,業已證明,在許多原先認為只能採用奧氏體不鏽鋼(300系)的應用領域,鐵素體不鏽鋼是一種極為優異的替代材料,鐵素體不鏽鋼不含鎳,主要元素為鉻(>10%)和鐵,鉻是是不鏽鋼特別耐腐蝕的元素,其價格相對穩定。
4、Ⅳ代表四類剛:奧氏體不鏽鋼,雙相不鏽鋼
FeⅣ類(奧氏體、雙相不鏽鋼)
奧氏體不鏽鋼,是指在常溫下具有奧氏體組織的不鏽鋼。鋼中含Cr約18%、Ni 8%~10%、C約0.1%時,具有穩定的奧氏體組織。
奧氏體鉻鎳不鏽鋼包括著名的18Cr-8Ni鋼和在此基礎上增加Cr、Ni含量並加入Mo、Cu、Si、Nb、Ti等元素髮展起來的高Cr-Ni系列鋼。
奧氏體不鏽鋼無磁性而且具有高韌性和塑性,但強度較低,不可能通過相變使之強化,僅能通過冷加工進行強化,如加入S,Ca,Se,Te等元素,則具有良好的易切削性。
雙相不鏽鋼(Duplex Stainless Steel,簡稱DSS),指鐵素體與奧氏體各約佔50%,一般較少相的含量最少也需要達到30%的不鏽鋼。在含C較低的情況下,Cr含量在18%~28%,Ni含量在3%~10%。有些鋼還含有Mo、Cu、Nb、Ti、N等合金元素。
該類鋼兼有奧氏體和鐵素體不鏽鋼的特點,與鐵素體相比,塑性、韌性更高,無室溫脆性,耐晶間腐蝕性能和焊接性能均顯著提高,同時還保持有鐵素體不鏽鋼的475℃脆性以及導熱係數高,具有超塑性等特點。
與奧氏體不鏽鋼相比,強度高且耐晶間腐蝕和耐氯化物應力腐蝕有明顯提高。雙相不鏽鋼具有優良的耐孔蝕性能,也是一種節鎳不鏽鋼。