连铸坯质量基础知识.ppt

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1、连铸坯质量及其控制基础知识钢水中常见元素及基本概念钢中残留元素及其控制钢水结晶基础理论结晶器传热与凝固二冷区的传热与凝固连铸坯凝固结构及控制主要内容（一）1.钢水中常见元素及基本概念碳（C）：碳是钢中最基本的对钢的组织性能影响最大的元素，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%。碳钢的含碳量为0.0218~2.11%，超过此值称为铁。此外，碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性。1.钢水中常见元素及基本概

2、念硅（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。1.钢水中常见元素及基本概念锰（Mn）：在炼钢过程中，锰是良好的脱氧剂和

3、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。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。1.钢水中常见元素及基本概念磷（P）：在一般情况下，磷是钢中有害元素，增加钢的冷脆性，使焊接性能变坏，降低塑性，使冷弯性能变坏。因此通常要求钢中含磷量小于0.040%，优质钢要求更低些。硫（S）：硫在通常情况下也是有害元素。使

4、钢产生热脆性，降低钢的延展性和韧性，在锻造和轧制时造成裂纹。硫对焊接性能也不利，降低耐腐蚀性。所以通常要求硫含量小于0.045%，优质钢要求小0.030%。在钢中加入0.08~0.20%的硫，可以改善切削加工性，通常称易切削钢。1.钢水中常见元素及基本概念铬（Cr）：在结构钢和工具钢中，铬能显著提高强度、硬度和耐磨性，但同时降低塑性和韧性。铬又能提高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。镍(Ni)：镍能提高钢的强度，而又保持良好的塑性和韧性。镍对酸碱有较高的耐腐蚀能力，在高温下有防锈和耐

5、热能力。但由于镍是较稀缺的资源，故应尽量采用其他合金元素代用镍铬钢。1.钢水中常见元素及基本概念钼(Mo)：钼能使钢的晶粒细化，提高淬透性和热强性能，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，能提高机械性能。在工具钢中可提高红性。钛(Ti)：钛是钢中强脱氧剂。它能使钢的内部组织致密，细化晶粒；降低时效敏感性和冷脆性。改善焊接性能。在铬18镍9奥氏体不锈钢中加入适当的钛，可避免晶间腐蚀。1.钢水中常见元素及基本概念钒(V)：钒是钢的优良脱氧剂。钢中加0.5%的

6、钒可细化组织晶粒，提高强度和韧性。钒与碳形成的碳化物，在高温高压下可提高抗氢腐蚀能力。钨(W)：钨熔点高，比重大，是贵生的合金元素。钨与碳形成碳化钨有很高的硬度和耐磨性。在工具钢加钨，可显著提高红硬性和热强性，作切削工具及锻模具用。1.钢水中常见元素及基本概念铌(Nb)：铌能细化晶粒和降低钢的过热敏感性及回火脆性，提高强度，但塑性和韧性有所下降。在普通低合金钢中加铌，可提高抗大气腐蚀及高温下抗氢、氮、氨腐蚀能力。铌可改善焊接性能。在奥氏体不锈钢中加铌，可防止晶间腐蚀现象。钴(Co)：钴是稀有的贵重金属，多用于

7、特殊钢和合金中，如热强钢和磁性材料。1.钢水中常见元素及基本概念铜(Cu)：铜能提高强度和韧性，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。铝(Al)：铝是钢中常用的脱氧剂。钢中加入少量的铝，可细化晶粒，提高冲击韧性，如作深冲薄板的08Al钢。铝还具有抗氧化性和抗腐蚀性能，铝与铬、硅合用，可显著提高钢的高温不起皮性能和耐高温腐蚀的能力。铝的缺点是影响钢的热加工性能、焊接性能和切削加工性能。1.钢水中常见元素及基本概念硼(B)：钢中加入

8、微量的硼就可改善钢的致密性和热轧性能，提高强度。氮(N):一般认为,钢中的氮是有害元素,但是氮作为钢中合金元素的应用,已日益受到重视。氮能提高钢的强度，低温韧性和焊接性，增加时效敏感性。1.钢水中常见元素及基本概念稀土(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。钢中加入稀土，可以改变钢中夹杂物的组成、形态、分布