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化学元素对二手钢结构钢材性能的影响
浏览次数:66 次 发布日期:2016/8/27 15:30:02 来源:http://kchong.huishoushang.com/

化学元素对钢结构及二手钢结构的钢材性能的影响

钢是含碳量小于2%的铁碳合金,碳大于2%时则为铸铁。钢结构所用的钢材主要为碳素钢中的低碳钢和普通低合金钢。

碳素结构钢由纯铁、碳及杂质元素组成,其中纯铁约占99%,碳及杂质元素约占l%。低合金结构钢中,除上述元素外还加入少量合金元素,后者总量通常不超过3%。碳及其他元素虽然所占比重不大,但对钢材性能却有重要影响。

1)基本元素

①铁(Fe):铁是钢材中最基本的元素,钢中铁元素含量一般超过97%。对于碳素钢而言,其铁素体的晶粒越细,钢的性能越好。

②碳(C):碳是形成钢材强度的主要成分,是仅次于铁的主要元素。碳的含量提高,则钢材强度提高,但同时钢材的塑性、韧性、冷弯性能、可焊性及抗锈蚀能力 下降。按碳的含量区分,小于0.25%的为低碳钢,大于0.25%而小于0.6%的为中碳钢,大于0.6%的为高碳钢。钢结构用钢的含碳量一般不大于 0.22%,焊接结构为了有良好的可焊性,含碳量应不大于0.2%。所以,建筑钢结构用的钢材基本上都是低碳钢。

2)有益元素

①锰(Nn):锰能显著提高钢材的强度而不过多地降低塑性和冲击韧性。锰有脱氧作用,是弱脱氧剂。锰还能消除硫对钢材的热脆影响。碳素钢中锰是有益的杂 质,在低合金钢中它是合金元素。我国碳素钢中锰的含量在0.3%~0.8%,低合金钢在1.0%~1.7%。但锰会使钢材的可焊性降低,故应限制其含量。

②硅(si):硅有比锰更强的脱氧作用,是强脱氧剂。硅能使钢材的粒度变细,适量控制可提高强度而不显著影响塑性、韧性、冷弯性及可焊性。硅的含量在碳素镇静钢中为0.12%一0.3%,低合金钢中为0.2%~0.55%,过量时则会恶化可焊性及抗锈蚀性。

③钒(V)、铌(Nb)、钛(Ti):钒、铌、钛都能使钢材晶粒细化。我国的低合金钢都含有这三种元素,作为锰以外的合金元素,既可提高钢材强度,又能保持良好的塑性、韧性。

④铝(灿)、铬(cr)、镍(Ni):铝是强脱氧剂,用铝进行补充脱氧,不仅能进一步减少钢材中的有害氧化物,而且能细化晶粒。低合金钢的C,D及E级都 规定铝含量不低于0.015%,以保证必要的低温韧性。铬和镍是提高钢材强度的合金元素,用于Q390钢和Q420钢。

3)有害元素

①硫(s):硫属于杂质,能生成易于熔化的硫化铁,当热加工及焊接使温度达800~1 000℃时,可能出现裂纹,称为热脆。硫还能降低钢的冲击韧性,同时影响疲劳性能与抗锈蚀性能。因此,对硫的含量必须严加控制,一般不得超过 0.045%~0.05%,有特殊要求时,更要严格控制。

②磷(P):磷既是有害元素也是能利用的合金元素。它在低温下使钢变脆,这种现象称为冷脆。在高温时也能使钢塑性降低。其含量一般控制在0.045%以内,质量等级较高的钢则含量更少。磷能提高钢的强度和抗锈蚀能力。

③氧(0)和氮(N):氧能使钢热脆,其作用比硫剧烈,一般要求其含量小于0.05%。氮能使钢冷脆,与磷作用类似,一般要求其含量小于0.08%。


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