影響鋼材性能的因素(影響鋼材強(qiáng)度因素有哪些)

Q1：影響鋼材強(qiáng)度因素有哪些?

決定鋼材機(jī)械和加工等性能的主要因素是鋼材的化學(xué)成分及其微觀組織結(jié)構(gòu)，與鋼材的冶煉、澆注、軋制等生產(chǎn)過(guò)程也有密切的關(guān)系。此外，鋼結(jié)構(gòu)的加工、構(gòu)造、尺寸、受力狀態(tài)、及其所的環(huán)境溫度等對(duì)其鋼材的機(jī)械性能也有重要的影響。一、 化學(xué)成分鋼的主要化學(xué)成分是鐵（Fe，在普通碳素鋼中約占99%）和少量的碳（C）。此外有錳（Mn）、硅（Si）、等有利元素，以及熔煉中很難除盡或混入的硫（S）、磷（P）、氧（O）、氮（N）、氫（H）、等有害雜質(zhì)元素。在合金鋼中還有特意添加以改善鋼材性能的某些合金元素,如錳、釩（V）等。碳、錳、硅和雜質(zhì)元素以及合金元素的含量雖少,但對(duì)鋼材性能有很大的影向。二、 冶煉、澆注、軋制過(guò)程的影響我國(guó)目前鋼結(jié)構(gòu)用鋼主要是由電爐和氧氣轉(zhuǎn)爐冶煉而成的，這兩種冶煉方法煉制的鋼的質(zhì)量大體相當(dāng)。鋼冶煉后因澆注方法（脫氧程度或方法）的不同而分為沸騰鋼、半鎮(zhèn)靜鋼、鎮(zhèn)靜鋼和特殊鎮(zhèn)靜鋼。三、 熱處理的作用普通鋼材軋制后是自然堆放冷卻而不做熱處理。如經(jīng)適當(dāng)?shù)臒崽幚?，則可顯著提高其強(qiáng)度并保持其良好的塑性和韌性。一般鋼結(jié)構(gòu)中目前尚不采用熱處理鋼材，使對(duì)少數(shù)強(qiáng)度較高的低合金結(jié)構(gòu)鋼，規(guī)定應(yīng)經(jīng)熱處理，高強(qiáng)度螺栓則是用一些強(qiáng)度較高的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼或低合金結(jié)構(gòu)鋼，制成螺栓后進(jìn)行熱處理調(diào)質(zhì)（淬火后高溫回火），以進(jìn)一步提高其強(qiáng)度和質(zhì)量性能。四、殘余應(yīng)力的影響熱軋型鋼中的熱軋殘余應(yīng)力是因其熱軋后不均勻冷卻而產(chǎn)生的。型鋼熱軋終結(jié)時(shí)，截面各處的溫度大體相同，但其邊緣、尖角及薄細(xì)部位因與空氣接觸表面多而冷固較快，其余部分冷固較遲。先冷卻部位常形成強(qiáng)勁的約束，阻止后冷卻部位金屬的自由收縮，從而常使隨后冷卻部位受拉，在型鋼中產(chǎn)生復(fù)雜的殘余應(yīng)力分布。此后鋼材的調(diào)直和加工（剪切、氣割、焊接等）還將改變這種分布。鋼材或構(gòu)件經(jīng)退火或其它方法處理后，其殘余應(yīng)力可部分乃至全部消除。鑒于目前鋼鐵行業(yè)產(chǎn)能嚴(yán)重過(guò)剩，產(chǎn)品同質(zhì)化現(xiàn)象十分普遍，不管是低端產(chǎn)品，還是高端產(chǎn)品，都存在這種情況。對(duì)此，樂(lè)從鋼鐵世界網(wǎng)認(rèn)為：“企業(yè)的技術(shù)研發(fā)人員要改變觀念，為鋼鐵企業(yè)向服務(wù)型方向轉(zhuǎn)型做好技術(shù)支撐，就是要根據(jù)市場(chǎng)和客戶信息，提前介入，根據(jù)客戶潛在和未來(lái)的需求來(lái)研發(fā)不同階段的新產(chǎn)品。”

Q2：鋼材中的化學(xué)成分對(duì)鋼材性能主要有什么影響

如下元素是不同鋼種都有的化學(xué)元素。1、碳（C）：鋼中含碳量增加，屈服點(diǎn)和抗拉強(qiáng)度升高，但塑性和沖擊性降低，當(dāng)碳量0.23%超過(guò)時(shí)，鋼的焊接性能變壞，因此用于焊接的低合金結(jié)構(gòu)鋼，含碳量一般不超過(guò)0.20%。碳量高還會(huì)降低鋼的耐大氣腐蝕能力，在露天料場(chǎng)的高碳鋼就易銹蝕;
此外，碳能增加鋼的冷脆性和時(shí)效敏感性。2、硅（Si）：在煉鋼過(guò)程中加硅作為還原劑和脫氧劑，所以鎮(zhèn)靜鋼含有0.15－0.30%的硅。如果鋼中含硅量超過(guò)0.50-0.60%,硅就算合金元素。硅能顯著提高鋼的彈性極限，屈服點(diǎn)和抗拉強(qiáng)度，故廣泛用于作彈簧鋼。在調(diào)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼中加入1.0－1.2%的硅，強(qiáng)度可提高15－20%。硅和鉬、鎢、鉻等結(jié)合，有提高抗腐蝕性和抗氧化的作用，可制造耐熱鋼。含硅1－4%的低碳鋼，具有極高的導(dǎo)磁率，用于電器工業(yè)做矽鋼片。硅量增加，會(huì)降低鋼的焊接性能。3、錳（Mn）：在煉鋼過(guò)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(shí)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(qiáng)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(diǎn)高40%。含錳11－14%的鋼有極高的耐磨性，用于挖土機(jī)鏟斗，球磨機(jī)襯板等。錳量增高，減弱鋼的抗腐蝕能力，降低焊接性能。4、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于0.045%，優(yōu)質(zhì)鋼要求更低些。5、硫（S）：硫在通常情況下也是有害元素。使鋼產(chǎn)生熱脆性，降低鋼的延展性和韌性，在鍛造和軋制時(shí)造成裂紋。硫?qū)附有阅芤膊焕?，降低耐腐蝕性。所以通常要求硫含量小于0.055%，優(yōu)質(zhì)鋼要求小于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。當(dāng)然，不同的鋼種還有其他元素對(duì)鋼材的性能影響大。如不銹鋼，鎳（Ni),鉻（Cr）對(duì)性能影響也很大。

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