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2011结构工程师第15章-钢结构考点(10)

|0·2010-10-18 09:04:42浏览0 收藏0

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  (一)化学成分的影响

  钢材的化学成分直接影响钢的组织构造,从而影响钢材的力学性能。

  结构用钢的基本元素是铁(Fe),约占99%。此外还有其他元素。

  有益的元素有:

  碳(C)、硅(Si)、锰(Mn)等,还有合金元素,如镍Ni、铬Cr、铜Cu、钒v、钼Mo、铝Al、钛Ti等,其总量不超过1.5%。

  有害元素有:

  硫(S)、磷(P)、氧(O)、氮(N)等,它在冶炼中不易除尽,其总量不超过0.95%0。

  1.碳(C)

  碳是除铁以外最主要的元素,它直接影响钢材的强度、塑性、韧性和可焊性等。碳的含量提高,钢材的屈服强度和抗拉极限强度提高,但塑性和韧性、特别是低温冲击韧性下降。钢材的可焊性、疲劳强度和冷弯性能也会下降。因此结构用钢的含碳量不宜太高,一般不超过0.22%,在焊接结构中则低于0.2%。

  2.锰(Mn):弱脱氧剂,锰与铁、碳的化合物能溶解于纯铁体、渗碳体中,起强化作用。一般含量0.3%--0.8%,含量过高(达1.6%以上)会使钢材变脆。

  3.硅(Si):一般作脱氧剂加入,含量0.10%--0.30%,能使纯铁体结晶均匀,晶粒细致,它能使强度提高而塑性、韧性等不降低。含量过高(达≥1.0%时)则会使钢材变脆。

  4.硫(S):有害元素,使钢材“热脆”。

  硫与铁化合为硫化铁(FeS),散布在纯铁体晶粒间层中,含硫量大时,钢材的塑性、韧性、疲劳强度等降低,高温时(800—12000C)如焊、铆、热加工等,硫化铁即熔化(熔点为9850C),造成晶界开裂,称为“热脆”,一般结构控制≤0.055%;焊接结构≤0.050%。

  5.磷(P):有害元素,使钢材“冷脆”。

  磷与纯铁体结成不稳定的固溶体,有增大纯铁体晶粒的害处。磷可使钢的强度提高,但大大降低塑性和韧性,使钢在低温时变得很脆,即“冷脆”,一般含量≤0.050%,焊接结构≤0.045%。

  6.氧(O):残留杂质,作用与硫s相似,“热脆”。

  7.氮(N):残留杂质,作用与磷P相似,“冷脆”。

  硫、磷含量严重影响钢材质量:

  普通碳素钢:硫S≤0.055%;磷P≤0.045%。

  优质碳素钢:硫S≤0.040%一0.030%;磷P≤0.040%一0.035%。

  高级优质碳素钢:硫S≤0.030%一0.020%;

  磷P≤0.035%一0.030%。

  为了改善钢材的力学性能,可以掺入一定数量的合金元素,这种钢称为合金钢。钢材 中掺入的合金元素含量较少,称为低合金钢,它可提高钢材强度,对其他性能均无不利影 响。

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