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硫和磷是钢中的有害成分,降低钢的塑性、抗力、焊接性和疲劳强度。
氧和氮是钢中有害的杂质。
化学成分的一般含量不应超过0。0045%.在碳素结构钢中,碳直接影响钢的强度、塑性、抗力和焊接性。低合金钢还含有少量(小于5%)合金元素,如铜(Cu)、钒(V)、钛(Ti)、铌(Nb)、铬(Cr)等。高温时,硫使钢变脆,称为热脆性;在低温下,磷使钢变脆,称为冷脆。
(1)钢材硬化
常见的冶金缺陷包括偏析、非金属夹杂物、气孔、裂纹和分层。随着含碳量的增加,强度提高,而塑性、抗力和疲劳强度降低,同时钢的可焊性和耐蚀性变差。
钢由各种化学成分组成,化学成分及其含量对钢的力学性能有重要影响。铁(Fe)是钢的基本元素,约占碳素结构钢的99%,而碳等元素仅占1%,但对钢的力学性能有决定性的影响。这种现象叫老化硬化,俗称老化。非金属夹杂物是钢中的硫化物和氧化物等杂质。它们推进了钢铁的弧度。当含量较高时,对塑性和抗力没有明显的不利影响。
少量的碳和氮在高温下熔化在铁中,随着时间的增加,会逐渐与纯铁分离,形成游离的碳化物和氮化物,阻止纯铁的塑性变形,从而使钢的强度提前,塑性和抗力降低。
(2)冶金缺陷
硅和锰是钢中的有利元素,在炼钢中是脱氧剂。
冷加工引起钢的大塑性变形,提高钢的屈服点,拉伸薄膜,但降低钢的塑性和抗力。这种现象被称为冷加工硬化(或应变硬化)。其他元素包括硅、锰、硫、磷、氮、氧等。因此,碳含量应加以限制,一般不应超过0。22%,且应低于0。焊接结构中20%。浇注过程中的非金属夹杂物会在轧制后形成钢材分层,严重降低钢材的冷弯功能。
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