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金属材料性能对模具成型的影响,各种金属元素与化学元素对模具钢材的作用与性能影响

  各种金属材料和有机化学夹杂物对磨具钢的强度危害与颗粒尺寸和成分密切相关。在室温下,三氧化二铝颗粒超过1μm时,降低抗拉强度和抗张强度;当夹杂物含量相对较低时,对抗拉强度的降低更为敏感。当金属材料破裂时,裂缝不仅在基底中产生,而且经常在夹杂物中产生,导致铝破裂。一般夹杂物对钢材的垂直延展性没有影响,但对水平延展性的影响非常明显。随着夹杂物总数或长度的增加,硫酸盐含量的增加降低了铝的各种延展性指标值。为保证建筑钢材具有良好的韧性,尽量减少各种延展性,对夹杂物有以下规定:

  ۞ 尽可能低的摩尔分数;

  ۞ 夹杂物均匀一致;

  ۞ 夹杂物的外观设计要紧凑;

  ۞ 夹杂物的硬度最好是钢基材的两倍,这样夹杂物在热处理过程中变化最小。

  碳应该是影响钢性能的基本元素。不同类型的碳含量根据钢中残留元素的含量和轧后制冷要求而有所不同。由于钢中碳含量的增加,碳钢在热处理状态下的硬度继续增加,可塑性和韧性降低。下面,德松模具钢将详细介绍各种金属材料元素和机械元素在特种钢炼制中的重要性和危害。

  碳(C):

  钢中碳含量增加,屈服极限和抗压强度增加,但可塑性和破坏性降低。当碳含量超过0.23%时,铝的焊接性受到影响,因此用于焊接低合金钢,碳含量一般不超过0.20%。碳含量高会继续降低铝的耐大气腐蚀性,碳钢在室外石场容易生锈;此外,碳可以提高铝的冷脆性和及时性敏感性。

  硅(Si):

  在炼钢过程中加入硅作为氧化剂和除氧剂,因此低合金钢具有0.15-0.30%的硅。即使是铝合金元素,如果钢中的硅含量超过0.50-0.60%。硅能显著提高铝的弹性极限、屈服极限和抗压强度,因此广泛应用于工具钢中。在热处理合金结构钢中加1.0-1.2%硅的抗压强度可提高15%-20%。硅与钼、钨、铬的融合可以提高耐腐蚀性和抗氧化性,生产耐磨钢。含硅1-4%的高碳钢具有较高的磁化强度,用于电气工业。增加硅量也会降低铝的焊接性。

  锰(Mn):

  锰是炼钢过程中较好的除氧剂和脱硫催化剂,一般钢含镁0.30-0.50%。在碳钢中加入0.70%以上时,即使是“合金钢”,也不仅比普通钢具有足够的延展性,而且具有较高的硬度和韧性,提高了铝的淬火性能,提高了铝的热处理特性。例如,16Mn钢的屈服极限比A3钢高40%。含镁11-用于挖掘机挖斗、球磨机衬板等,14%的钢具有很高的耐磨性。锰量增加,铝的耐腐蚀性降低,焊接性降低。

  铬(Cr):

  铬能显著提高合金结构钢和合金钢的抗压强度、硬度和耐磨性,但同时降低可塑性和延展性。铬还能提高铝的抗氧化性和耐腐蚀性,因此它是不锈钢板和耐磨钢的主要铝合金元素。

  镍(Ni):

  镍能提高钢的强度,保持良好的可塑性和延展性。镍对强酸强碱具有较高的耐腐蚀性,在高温下具有防锈处理和耐高温性。但由于镍是一种稀缺的网络资源,应尽量用其他铝合金元素代替镍铬合金钢。

  钼(Mo):

  钼能细化铝颗粒,提高切割性能和热强度性能,在高温下保持良好的强度抗蠕变水平(长期高温下的地应力、变形,称为应力松弛)。在合金结构钢中加入钼可以提高物理性能。 还能抑制火灾引起的碳素钢延性。红色可以在合金钢中提高。

  钛(Ti):

  钛是钢中强除氧剂。它能使铝的内部结构机构高密度,细化晶粒力;降低及时性敏感性和冷脆性。提高焊接性能。在铬18镍9低合金钢中加入适量钛,可防止应力腐蚀。

  钒(V):

  钒是铝的优质除氧剂。钢中0.5%的钒可以优化机构晶体,提高强度延展性。在超高压高温下,钒和碳形成的渗碳体可以提高抗氢侵蚀水平。

  钨(W):

  钨熔点高,比重要,是贵生铝合金元素。钨和碳钴合金具有很高的硬度和耐磨性。在合金钢中加入钨,可显著提高红硬度和热强度,用作切削工具和锻磨工具。

  铌(Nb):

  铌可以细化晶粒,降低铝的超温敏感性和回火脆性,提高抗压强度,但可塑性和延展性显著降低。在普通低合金钢中加入铌可以提高耐大气腐蚀和耐氢、氮、氨在高温环境下的腐蚀水平。铌可以提高焊接性。在低合金钢中加入铌可以防止应力腐蚀。

  钴(Co):

  钴是一种稀有的贵金属,通常用于热强钢和永磁材料等特殊钢和铝合金。

  铜(Cu):

  由大冶铁矿石制成的武汉钢铁通常含有铜。铜能提高强度延展性,特别是大气腐蚀性。热处理时容易产生热脆,铜含量超过0.5%的可塑性明显降低。当铜含量低于0.50%时,对焊接性能无影响。

  铝(Al):

  铝是钢常用的除氧剂。在钢中加入少量铝,可细化晶粒,提高断裂韧性,如08Al钢,低合金板金属板。铝还具有抗氧化性和耐腐蚀性,铝与铬、硅共用,能显著提高铝的耐热性和耐腐蚀性。铝合金的主要缺点危及铝的热处理特性、焊接性和切削性能。

  硼(B):

  在钢中加入微量硼可以提高铝的密度和热扎特性,提高抗压强度。

  氮(N):

  氮能提高钢的强度,超低温韧性焊接性能,提高及时性敏感性。

  磷(P):

  一般来说,磷是钢中的有害元素,可以提高铝的冷脆性,影响焊接性能,降低可塑性,影响冷弯性能。因此,一般规定钢中磷含量低于0.045%,耐热铸铁规定较低。

  硫(S):

  硫通常是有害元素。在煅烧和冷轧过程中,使钢产生热脆性,降低铝的可塑性和延展性,产生裂纹。硫对焊接性能差,降低耐腐蚀性。因此,一般规定硫分低于0.055%,耐热铸铁规定低于0.040%。在钢中加入0.08-0.20%的硫,可以提高切削加工性,一般称为易切钢。

  氢(H):

  钢中的氢通过含水量生锈的回炉废料或从带水蒸气的炉气中吸收。氢对铝的危害很大。一是碱脆,在建筑钢极限应力的影响下,经过一段时间后,在没有任何迹象的情况下突然破裂,通常会导致灾难性的不良影响。二是建筑钢内部结构产生大量小裂缝缺陷、小白点,在建筑钢垂直端口光滑银色斑点,酸洗钝化端口絮凝裂缝较多,小白点使钢拉伸强度显著降低,特别是端口收缩率和断裂韧性降低,有时可能接近零值。因此,不能使用有小白点的钢,这种缺点主要发生在碳钢中。

  氧(O):

  氧在钢中的溶解度相对较低,绝大多数以金属氧化物混合的方式存在于钢中,如FEO、AL2O3、MnO、CaO、MgO等。另外,钢中还有Fes。、MnS、铝硅酸盐、氮化合物和磷化物。在静载荷和载荷的情况下,这种夹杂物破坏了铝基材的连续性,通常成为裂纹的开始。这种非金属夹杂物的各种情况极大地影响了铝的各种特性,尤其是铝的可塑性、延展性、疲劳极限和耐腐蚀性。因此,应严格控制非金属夹杂物。

  希土(Xt):

  希土元素是指元素周期中质量为57-71的15个兰系元素。这种元素都是金属材料,但它们的金属氧化物就像“土壤”,所以习惯性地称之为希土。在钢中加入希土可以改变钢中夹杂物的组成、形状、分布和特性,提高铝的延展性、焊接性能、冷拉特性等各种特性。在梨花钢中加入希土可以提高耐磨性。

更多材料及技术问题请咨询 张经理:13952444299 (微信同号)
浏览次数:1035次更新时间:2023-03-20
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