钢材化学成分

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。