元素在铸造碳钢中的作用
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元素 |
对力学性能的影响 |
对铸造性能的影响 |
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碳(C) |
碳对钢的基体组织起着绝对的作用，随着碳含量增加，抗拉强度和屈服值提高，塑性和韧性降低。按碳钢含量可将碳钢分为三类： C＜0.25%为低碳钢，具有较高的塑性和韧性，但强度较低 C 0.25%—0.60%为中碳钢，具有良好的综合性能。 C＞0.60%为高碳钢，具有较高的强度、硬度和耐磨性，但塑性较低。 |
1:有利于提高钢液流动性能。 2：含碳增加增加铸钢体收缩和凝固收缩。 |
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硅(Si) |
1：硅是有益元素，能使钢液脱氧和镇静。 2：碳钢中的硅大部分溶于铁素体中，强化了基体，但因碳钢中硅含量少，且硅在铁素体中溶解度较大，故对钢力学性能影响不大 |
1：降低熔点。改善流动性。 2：含量在0.40%范围内时，改善热烈倾向，含量高时易形成柱状晶体，增加热烈倾向。 |
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锰(Mn) |
锰是有益元素 1强化基体，提高钢的力学性能 2减少钢中氧含量 3减弱钢中硫的含量。 |
1：缩小结晶范围，提高流动性 2：增加体收缩和线收缩，增加冷、热裂倾向。 3：生成MnO与SiO2 |
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磷(P) |
磷是有害杂质 磷组要以Fe3P存在，Fe3P与Fe形成低熔点共晶体沿晶界析出，减低钢的塑性和韧性。虽磷也可溶于铁素体中起强化作用，提高钢的强度和硬度，但随着钢中碳、硅含量的增加，磷的溶解度将显著降低，其有害影响就越明显。此外，磷容易发生偏析。 |
1:有利于提高钢液流动性能。 2：增加冷热裂倾向 |
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硫(S) |
硫是有害杂质 硫主要以FeS存在，形成Fe—FeS—FeO的低熔点共晶体聚集于晶界上，使钢呈热脆性，显著地恶化力学性能。 |
1：生成MnS、Al2S3,降低流动性。 2：增加热烈倾向。 |
金元素在钢中的作用及影响
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元素 |
作用 |
影响 |
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锰（Mn） |
1：在低含量范围内，对钢具有很大的强化作用，提高强度、硬度和耐磨性。 2：降低钢的临界冷却速度，提高淬透性。 3：稍稍改善钢的低温韧性。 4：在高含量范围内，作为主要的奥氏体化元素。 |
1:缩小结晶范围，提高流动性。 2：增加体收缩和线收缩，增加冷热裂倾向。 3：生成MnO与SiO2作用易形成化学粘砂。 |
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硅(Si) |
1：强化铁素体，提高钢的强度和硬度。 2：降低钢的临界冷却速度，提高淬透性。 3：提高钢在氧化性腐蚀介质中的耐蚀性，提高钢的耐热性。 4：磁钢中的主要合金元素。 |
1：降低熔点，改善流动性，中碳钢含Si由0.25%增至0.45%时，由于良好的脱氧作用，流动性有明显改变。 2：含量在0.40%范围内时，改善热烈倾向，含量高时，易形成柱状晶，增加热烈倾向。 |
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铬(Cr) |
1：在低含量范围内，对钢具有很大的强化作用，提高强度、硬度和耐磨性。 2：降低钢的临界冷却速度，提高淬透性。 3：提高钢的耐热性，是耐热钢的主要元素 4：在高合金范围内，使钢具有对强氧化性酸类等腐蚀介质的耐腐能力。 |
1：在低含量范围内，对钢具有很大的强化作用，提高强度、硬度和耐磨性。 2：降低钢的临界冷却速度，提高淬透性。 3：提高钢的耐热性，是耐热钢的主要元素 4：在高合金范围内，使钢具有对强氧化性酸类等腐蚀介质的耐腐能力。 |
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钼(Mu) |
1：强化铁素体，提高钢的强度和硬度。 2：降低钢的临界冷却速度，提高淬透性。 3：提高钢的耐热性和高温强度，是热强钢中的重要合金元素。 |
1：低合金范围内降低流动性。 2：略增加缩孔倾向。 3：含量在1%以下时，生成MoS在晶界上析出，降低导热性，并增大收缩，增大冷热裂倾向。 4：含量高时提高高温强度，改善热烈倾向。 |
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钒(V) |
1:在低含量（0.05%—0.10%）时，细化晶粒。提高韧性。 2：在较高含量（≥0.20%）时，形成V4C3碳化物，提高钢的热强性。 |
1：含量0.25%—1.0%时，生成氧化膜，略降低流动性。 2：提高高温强度，略改善热裂倾向。 |
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镍(Ni) |
1：提高钢的强度，而不降低其塑性。 2：降低钢的临界冷却速度，提高淬透性。 3：改善钢的低温韧性。 4：扩大奥氏体区，时奥氏体化的有效元素。 5：本身具有一定耐蚀性，对一些还原性酸类（硫酸、盐酸）有良好的耐蚀能力。 |
1：改善流动性 2：易生成枝晶，增大热烈倾向。 |
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铝(Al) |
1：炼钢中起良好的脱氧作用。 2：细化钢的晶粒，提高钢的强度 3：提高钢的抗氧化性能，提高不锈钢对强氧化性酸类的耐蚀能力。 |
1：作脱氧剂加入时，含量小于0.15%，有良好的脱氧作用，改善流动性。 2：作合金元素加入时，形成Al2O3和Al2S2夹渣和氧化膜，降低流动性。 3：增大收缩，增大热烈倾向。 |
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钛(Ti) |
1:细化晶粒。 2：在不锈钢中改善抗晶间腐蚀性能 |
Ti显著降低流动性 |
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铜(Cu) |
1：强化铁素体（Cu＜1.5%） 2：产生析出强化作用（Cu＞3.0%） 3：提高钢的耐腐蚀性（特别对硫酸）性能 |
1：降低熔点，缩小结晶范围，改善流动性。 2：大约含量＞1%时，易于自由析出，增加热烈倾向，加Si、Mn可提高Cu在钢液中的溶解度。 |
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铜(W) |
1：细化钢的晶粒 2：提高钢的淬透性 3：生成高热稳定碳化物和氮化物（W2C9 W2N）,提高钢的热强性。 |
作脱氧剂加入时，含量小于0.15%，有良好的脱氧作用，改善流动性。 |
