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钢材化学成分

发布时间:2024-03-29 19:02:42 影响了:

钢材化学成分篇一:钢材化学成分有哪些

钢材化学成分有哪些

时间:2013-06-08来源:百度百科

摘要:钢材化学成分有哪些?钢材中除主要化学成分Fe铁以外,还含有少量的碳(C)、硅(Si)、锰(Mn)、磷(P)、硫(S)、氧(0)、氮(N)、钛(TO、钒(V)等元素,这些元素虽含量很少,但对钢材性能的影响很大。碳是决定钢材性能的最重要元素,它影响到钢材的强度、塑性、韧性等机械力学性能。一起来了解一下钢材化学成分。

钢材化学成分有哪些?钢材中除主要化学成分Fe铁以外,还含有少量的碳(C)、硅(Si)、锰(Mn)、磷(P)、硫(S)、氧(0)、氮(N)、钛(TO、钒(V)等元素,这些元素虽含量很少,但对钢材性能的影响很大。碳是决定钢材性能的最重要元素,它影响到钢材的强度、塑性、韧性等机械力学性能。一起来了解一下钢材化学成分。

当钢中含碳量在0.8%以下时,随着含碳量的增加,钢的强度和硬度提高,塑性和韧性下降;但当含碳量大于1.0%时,随含碳量增加,钢的强度反而下降。一般工程用碳素钢均为低碳钢,即含碳小于0.25%,工程用低合金钢含碳小于0.52%。

钢中有益元素有锰、硅、钒、钛等,控制掺入量可冶炼成低合金钢。钢中主要的有害元素有硫、磷及氧,要特别注意控制其含量。

磷是钢中很有害的元素之一,主要溶于铁素体起强化作用。磷含量增加,钢材的强度、硬度提高,塑性和韧性显著下降。特别是温度愈低,对塑性和韧性的影响愈大,从而显著加大钢材的冷脆性。磷也使钢材可焊性显著降低,但磷可提高钢的耐磨性和耐蚀性。

硫也是很有害的元素,呈非金属硫化物夹杂物存在于钢中,降低钢材的各种机械性能。

由于硫化物熔点低,使钢材在热加工过程中造成晶粒的分离,引起钢材断裂,形成热脆

现象,称为热脆性。硫使钢的可焊性、冲击韧性、耐疲劳性和抗腐蚀性等均降低。

氧是钢中有害元素,主要存在于非金属夹杂物中,少量熔于铁素体内。非金属夹杂物降低钢的机械性能,特别是韧性。氧有促进时效倾向的作用。氧化物所造成的低熔点亦使钢的可焊性变差

常用钢铁化学元素符号对照表

铁 Fe锂 Li钐 Sm锰 Mn铍 Be锕 Ac铬 Cr镁 Mg硼 B镍 Ni钙 Ca

碳 C钴 Co锆 Zr硅 Si 铜 Cu锡 Sn硒 Se钨 W铅 Pb碲 Te钼 Mo

铋 Bi砷 As矾 V铯 Cs硫 S钛 Ti钡 Ba磷 P铝 Al镧 La氨 N

铌 Nb 铈 Ce氧 O钽 Ta钕 Nd氢 H

钢材化学成分篇二:钢材中的化学成分对钢材的作用

钢材中的化学成分对钢材的作用(一)

钢材中的化学成分对钢材的作用

1、碳(C):钢中含碳量增加,屈服点和抗拉强度升高,但塑性和冲击性降低,当碳量0.23%超过时,钢的焊接性能变坏,因此用于焊接的低合金结构钢,含碳量一般不超过0.20%。碳量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力,在露天料场的高碳钢就易锈蚀;此外,碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性。

2、硅(Si):在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂,所以镇静钢含有0.15-0.30%的硅。如果钢中含硅量超过0.50-0.60%,硅就算合金元素。硅能显著提高钢的弹性极限,屈服点和抗拉强度,故广泛用于作弹簧钢。在调质结构钢中加入1.0-1.2%的硅,强度可提高15-20%。硅和钼、钨、铬等结合,有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用,可制造耐热钢。含硅1-4%的低碳钢,具有极高的导磁率,用于电器工业做矽钢片。硅量增加,会降低钢的焊接性能。

3、锰(Mn):在炼钢过程中,锰是良好的脱氧剂和脱硫剂,一般钢中含锰0.30-0.50%。在碳素钢中加入0.70%以上时就算“锰钢”,较一般钢量的钢不但有足够的韧性,且有较高的强度和硬度,提高钢的淬性,改善钢的热加工性能,如16Mn钢比A3屈服点高40%。含锰11-14%的钢有极高的耐磨性,用于挖土机铲斗,球磨机衬板等。锰量增高,减弱钢的抗腐蚀能力,降低焊接性能。

钢材中的化学成分对钢材的作用(二)

钢材中的化学成分对钢材的作用/文青岛宏正金属

4、磷(P):在通常情况下,磷元素是模具钢材中的有害元素,磷(P)元素能够增加模具钢的冷脆性,使模具钢焊接性能变坏;降低模具钢的塑性,使模具钢的冷弯性能变坏。因此通常要求模具钢中含磷量小于0.045%,优质模具钢要求更低。

5、硫(S):硫(S)元素在一般情况下也是有害元素。硫(S)元素使模具钢产生热脆性,降低模具钢的延展性和(转 载于:www.hnNscy.CoM 博文学习网:钢材化学成分)韧性,在锻造和轧制时造成裂纹。硫(S)元素对模具钢的焊接性能也不利,降低其耐腐蚀性。所以通常要求硫含量小于0.055%,优质钢要求小于0.040%。但是在模具钢中加入0.08-0.20%的硫,可以改善切削加工性,称易切削模具钢。

6、铬(Cr):在结构钢和工具钢中,铬(Cr)元素能显著提高模具钢的强度、硬度和耐磨性,但同时降低模具钢塑性和韧性。铬(Cr)元素又能提高模具钢的抗氧化性和耐腐蚀性,因而是不锈钢,耐热钢的重要合金元素。

钢材中的化学成分对钢材的作用(三)

7、镍(Ni):镍元素能提高模具钢的强度,而又保持模具钢良好的塑性和韧性。镍元素对酸碱有较高的耐腐蚀能力,在高温下有防锈和耐热能力。但由于镍元素是较稀缺的资源,故应尽量采用其他合金元素代用镍铬钢。

8、钼(Mo):钼元素能使模具钢的晶粒细化,提高模具钢淬透性和热强性能,在高温时保持足够的强度和抗蠕变能力(长期在高温下受到应力,发生变形,称蠕变)。结构钢中加入钼,能提高模具钢机械性能。还可以抑制合金钢由于火而引起的脆性。在工具钢中可提高红性。

9、钛(Ti):钛元素是模具钢中强脱氧剂。它能使模具钢的内部组织致密,细化晶粒力;降低模具钢时效敏感性和冷脆性。改善模具钢焊接性能。在Cr18Ni9不锈钢中加入适当的钛,可避免晶间腐蚀。

钢材中的化学成分对钢材的作用(四)

钢材中的化学成分对钢材的作用/文青岛宏正金属

10、钒(V):钒元素是模具钢的优良脱氧剂。模具钢中加0.5%的钒元素可细化组织晶粒,提高模具钢的强度和韧性。钒元素与碳元素形成的碳化物,在高温高压下可提高模具钢的抗氢腐蚀能力。

11、钨(W):钨元素熔点高,比重大,是贵生的合金元素。钨元素与碳元素形成碳化钨有很高的硬度和耐磨性。在工具钢加钨,可显著提高工具钢的红硬性和热强性,作切削工具及锻模具用。

12、铌(Nb):铌元素能细化晶粒和降低模具钢的过热敏感性及回火脆性,提高模具钢的强度,但模具钢的塑性和韧性有所下降。在普通低合金钢中加铌元素,可提高模具钢抗大气腐蚀及高温下抗氢、氮、氨腐蚀能力。铌元素可改善模具钢焊接性能。在奥氏体不锈钢中加铌,可防止晶间腐蚀现象。

钢材中的化学成分对钢材的作用(五)

钢材中的化学成分对钢材的作用/文青岛宏正金属

13、钴(Co):钴元素是稀有的贵重金属,多用于特殊钢和合金中,如热强钢和磁性材料。

14、铜(Cu):武钢用大冶矿石所炼的钢,往往含有铜。铜能提高模具钢的强度和韧性,特别是大气腐蚀性能。缺点是在热加工时容易产生热脆,铜含量超过0.5%塑性显著降低。当铜含量小于0.50%对焊接性无影响。

15、铝(Al):铝元素是模具钢中常用的脱氧剂。模具钢中加入少量的铝,可细化晶粒,提高模具钢的冲击韧性,如作深冲薄板的08Al钢。铝元素还具有抗氧化性和抗腐蚀性能,铝与铬、硅合用,可显著提高模具钢的高温不起皮性能和耐高温腐蚀的能力。铝的缺点是影响模具钢的热加工性能、焊接性能和切削加工性能。

钢铁中的化学成分对钢材的作用(六)

钢铁中的化学成分对钢材的作用/文青岛宏正金属

16、硼(B):模具钢中加入微量的硼就可改善模具钢的致密性和热轧性能,提高强度。

17、氮(N):氮能提高模具钢的强度,低温韧性和焊接性,增加时效敏感性。

18、稀土(Xt):稀土元素是指元素周期表中原子序数为57-71的15个镧系元素。这些元素都是金属,但他们的氧化物很象“土”,所以习惯上称稀土。模具钢中加入稀土,可以改变钢中夹杂物的组成、形态、分布和性质,从而改善了钢的各种性能,如韧性、焊接性,冷加工性能。在犁铧钢中加入稀土,可提高耐磨性。

CEV和CET都是碳当量公式:

CEV(%)=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15

CET(%)=C+(Mn+Mo)/10+(Cr+Cu)/20+Ni/40

传统的碳当量控制焊接冷裂纹的概念,即CEV (Carbon Equivalent Value)或Ceq(IIW): CEV(%)=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15

德国Thyssen钢厂为代表的Uwer博士,求出了反映冷裂纹评定的CET计算公式:

CET=C+(Mn+Mo)/10+(Cr+Cu)/20+Ni/40

通常抗氢致开裂HIC(Hydrogen Induced Crack)主要是针对低碳高强度结构钢制压力管线讲的( 现代管线钢属于低碳或超低碳的微合金化钢)。目前国内生产的此类专用钢(抗HIC专用钢)主要材料牌号有:16MnR(HIC),20R(HIC),SA516(HIC)。该类钢的碳当量可用Ce=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15计算。

质保书中C:0.022,Mn:1.05,Cr:18.20,Ni:8.32材料成分大致符合不锈钢00Cr19Ni10(GB/T1220—1992)主要元素成分要求。提供的是00Cr19Ni10或类似材质,应该没有太大问题。

参考资料:

关于提高提高管线钢抗HIC能力的措施

提高管线钢抗HIC能力的措施有成份设计、冶炼控制、连铸工艺、控轧控冷等四个方面。展开来说,主要有三点:

提高钢的线纯净度。采用精料及高效铁水预处理(三脱)及复合炉外精炼,达到S≤0.001%,P≤0.010%,[O]≤20ppm,[H]≤1.3ppm。同时采用Ca处理。②晶粒细化。主要通过微合金化和控轧工艺使晶粒充分细化,提高成分和组织的均匀性。为此,钢水和连铸过程要电磁搅拌;连铸过程采用轻压下技术;多阶段控制轧制及强制加速冷却工艺;Tio处理,使得钢获得优良的显微组织和超细晶粒,最终组织状态是没有带状珠光体的针状铁素体或贝氏体。③昼降低含C量(C≤0.06%),控制Mn含量,并添加Cu和Ni。从炼钢来看,宝钢、武钢、鞍钢、攀钢、太钢等企业能生产不同等级的管线钢种,目前国内能生产X42、X52、X60、X65、X70等,X70目前在试用。管线钢国产化程度大幅度提高,产品质量有了显著的改进,产品的成份控制、强度、韧性、晶粒度、焊接性能等均已接近或达到国外同类产品的水平。

(作者前言):2001年1月,中国石化科技开发部邀请英国壳牌石油公司材料专家霍普金申(音译)在南京就“高S原油加工过程中硫腐蚀及防护选材准则”做了讲座。由于国情不同和国外专家有所保留,这篇资料的有些内容不太全面。我将在写完全文以后把我自己的看法拿出来,请大家指点。

注:问----中石化各公司代表提问答----霍普金申

问1:精馏塔顶腐蚀的解决方法?

答:1.塔顶选用耐腐蚀材料。2.为了防止原油中的氯离子腐蚀,在原油中加NaOH中和;3.塔顶注入缓蚀剂。

问2:关于茂名石化精馏塔塔盘选用Monel(蒙耐尔)材料,你有什么看法?

答:日本解决的方法是用钛材,价格太高。蒙耐尔[便宜一些。另外可采用脱S的办法。原油中S含量要达到20磅/千桶需要脱S。在原油中加碱,要考虑成本。氯离子腐蚀在塔顶加合成

胺,有机胺太贵。低温下主要是氯离子副食,S腐蚀反而次要。

问3:谈谈蒸馏塔的腐蚀。

答:塔处于高S高Cl状态,250℃以上Cr5Mo管子有轻度腐蚀,塔顶露点腐蚀严重,321材质发生点腐蚀和开裂,要用Monel400。

问4:焦化装置顶部Cr5Mo管线腐蚀,340度时更严重,如何防腐? 答:炼制委内瑞拉油就用碳钢,炼制墨西哥油就不可以。委内瑞拉原油含S高,但为非活性S,可用CS(cardon steel即碳钢)。中东油含S也高,而且为活性S,用Cr9Mo。

问5:谈谈S腐蚀

答:二硫醚在高温下腐蚀最厉害,中东油含各种形式的S,包括噻吩、硫化氢、R-S-R等,油对CS腐蚀除与S含量有关外,还应了解S是以何种形式存在的,因为各种形式的S腐蚀性不同。

问6:噻吩高温会不会分解?

答:不会。

问7:谈谈减压塔的腐蚀

答:塔底会有S腐蚀,特别是对于含活性S高的中东油,解决炼制中东油的一个办法是用Cr9Mo.有机胺可以形成黏着力很强的膜,起到缓蚀作用,通常的方法是每天测量排气中的硫化氢,每天调节注入胺量。总的讲,加入缓蚀剂只能减缓腐蚀,最好使用合金钢,对于长期加入缓蚀剂,也是很贵的。

问8:储罐、半成品罐等会发生FeS自燃,如何防止?

答:侧壁涂有机锌涂料,可耐温700°F,底部涂聚脂形非导电涂料,可耐温200°F。涂料寿命10年更换1次。

问9:LPG罐如何防腐?

答:无特殊的措施,定期检查裂纹,有硫化氢腐蚀开裂,用涂料没用。

问10:谈谈原油储罐底部的防腐

答:底部有盐腐蚀、沉积物腐蚀及且凸凹不平,采用涂水泥的方法,一般可用8-10年问11:如何处理油罐底部的沉积物、渣?答:掩埋

问12:罐底涂料耐温200°F,如何清扫?

答:不用蒸汽,是用水洗。

问13:储罐底部如何防腐?

答:弧形顶部不用防腐,内浮顶罐内浮顶用镀铝。

问14:谈谈加氢裂化反映器的堆焊层裂纹,如何保证奥氏体不锈钢在停工清洗时候的堆焊层免遭腐蚀?答:硫化铁及连多硫酸对材料有腐蚀,处理不好有腐蚀发生,推荐用2%苏打水来清洗,碱洗时会造成不锈钢腐蚀。清洗时应从顶部到底部清洗,但目前仍无法避免腐蚀。催化剂取出后,用2%苏打水充满反映器,可以开始用2%溶液然后慢慢加到5%,处理后发现残余水的氯离子浓度仍有300ppm,控制清洗过程PH为9可有效防止腐蚀,同时要保证清洗后的溶液PH在7,小于7到4肯定有腐蚀。

问15:谈谈蒸馏、常减压塔的塔盘腐蚀

答首先炼制各种油用410均可。上面三层用Monel比较好。用CS炼制中东油、低硫油均不好,原宥中有环烷酸不适合用410,要用316。常压塔内用410可以炼制各种油,减压塔的闪蒸区需要在炼制环烷酸油时,将410换成316。

问16:茂名石化加氢裂化空冷前换热器腐蚀,有何看法?

答最好将这台空冷器换成321、合金815、800等,反应器排出物会引起空冷器失效。

问17:如何防止空冷器的失效,如何检查内表面。

答检查外表面用涡流探伤。将材料换成双相不锈钢,可以同时防止应力腐蚀、硫化氢腐蚀,注意焊接顶端,会用的很好,德国用双相钢2304。

问18:循环氢中硫化氢大于20%腐蚀,分馏系统也存在腐蚀,能否加胺?

答循环氢脱硫,管材用321。 问19:循环氢脱硫一般在H2S大于多少进行?

答视工艺而定,用321,H2S大于20%也没问题。

问20:茂名石化装置中S由1%到了2%,目前在分馏塔和分馏炉内(CS)发生了腐蚀,谈谈你的看法,。

答分馏塔内1%~2%的H2S问题不大,但是分馏炉则不行。

问21:压力容器检测用荧光粉针对H2S、湿H2S环境下检查压力容器检查什么内容,周期如何?

答湿荧光粉,第一次检查无裂纹可5年每次,如果发现裂纹,则需要频繁检查。

问22:在H2S环境下,用CS材质,H2S浓度一般不超多少?

答小于50ppm,大于则要检查。

问23:低强度合金钢在H2S环境下的H2S浓度要求?

答焊后处理得好,可耐浓度高些,主要是检查焊缝,但在H2S环境下不得打硬度,不得动焊缝。

问24:硫回收装置(CS)中产生硫磺,停工时水分多,管子腐蚀,目前材料上没有更好的。只能在停工时尽量降低水的酸值,用N2保护效果不大,你们是怎么办的?

答降温前把S烧掉。把S从管线中排除,用渗铝钢也不好。

问25:硫磺装置停工用通氨保护如何?

答可能行,但是用氨吹扫会在管线内生成硫化铵沉积物。

问26:燃料油里含2%的S,露点腐蚀如何防止?

答HUTTER用来保护烟气露点腐蚀。不停工。

问27:茂名石化露点腐蚀产物在停工时受潮,开工时又发生露点腐蚀,国外如何应对?

答在停工时马上用NaHCO3清洗来防止,而开车时温度高就不会发生露点腐蚀,一般腐蚀会发生在尾部最低点,省煤器的部位,唯一的办法是不停工,这是设计的问题。

问28:瓦斯气柜如何防腐?

答用聚脂涂料,环氧树脂。

问29:制氢装置炉管如何检测寿命?

答严格在设计的温度下运行,不可频繁开停工,这样可保证运行100000小时,建议用更好的管子,耐温高,转化率也高。H39W。

问30:谈谈焦化装置的用材。

答用2 1/4Cr-Mo钢,有的用1%Cr大部分人希望用1%Cr。进焦碳塔的管线用CS,从炉子出来的管线用Cr9Mo,茂名石化用CS出现裂纹是正常的,国外50年前就不用了。焦碳—精馏塔用Cr9Mo,防止在温度波动时热循环造成的拉应力腐蚀。

精馏塔的热油管线用Cr9Mo、Cr5Mo。Cr9Mo700~800°F。冷油管线用CS,300~400°F。焦碳塔的出料腐蚀轻微,因为S以气体形式去了汽提。精馏塔的出料腐蚀严重,含S高,但是不足以产生H2S应力腐蚀,因设计温度为600~700°F。H2S应力腐蚀有一个临界温度,Cr9Mo、Cr5Mo在500~600°F以上,CS在500~600°F以下。

国外设计的精馏塔材质上部用CS,下部用316,塔盘用不锈钢,不用410(有环烷酸)。 Cr9Mo、Cr5Mo使用在焦碳塔—精馏塔的各段,Cr5Mo可用在低温区,而Cr9Mo可用在高温波动区,Cr9Mo的设计是保守设计。

钢材化学成分篇三:钢的牌号和化学成分标准

成品标准

一、钢的牌号和化学成分标准

(一)普通碳素结构钢成分标准(GB/T 700-2006)

冷轧用铝镇静钢Q195L成分标准(企业标准或内控)

(二)优质碳素结构钢成分标准(GB/T699-1999) 1、 20#钢成分标准(液相线温度1515℃)

2、 45#钢成分标准(液相线温度1493

℃)

3、 08Al化学成分标准[GB/T699-1999]

附:优质钢等级组别

(三)低合金高强度结构钢Q345B技术标准

1、 低合金高强度结构钢Q345B标准(GB/T 1591-2008)

%

附:力学性能应符合下表规定

(四)热轧钢筋钢技术标准

热轧钢筋钢标准执行国标[GB1499.2-2007]

说明:碳当量Ceq

(%)值可按式Ceq=C+Mn/6+(Cr+V+Mo)/5+(Cu+Ni)/15计算。

附:力学性能符合下表规定

(五)石油管线钢S290技术标准

1、化学成分及力学性能:执行[GB/T14164-2005]

当合同中未注明质量等级、边缘状态,则按GB/T 14164-2005供货的产品按质量等级1类PSL1、不切边EM的钢带供货。

2、力学性能及工艺性能符合下表规定

式中:

A50mm——断后伸长率最小值,单位为(%);

S0——拉伸试样原始横截面积,单位为平方毫米(mm2); Rm——规定的最小抗拉强度,单位为兆帕(MPa)。

(六)汽车大梁钢板510L技术标准

1、汽车大梁钢板510L成分标准执行[GB/T3273-2005]

2、力学性能和工艺性能执行下表规定

510L的工艺性能,根据用户要求并在合同中注明,厚度为1.6mm-6.0mm的钢板钢带,冷弯试验弯心直径d可以等于0.5a。

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