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[ 来自:不详  阅读:   时间:2012.04.16 ]
钢中常存杂质对钢性能的影响

  一、硫
  
  硫是在炼铁时由矿石和燃料中带入的有害杂质,炼钢时难以除尽。硫与铁化合成FeS,FeS又与Fe形成低熔点共晶体,熔点仅为985℃,且分布在奥氏体的晶界上。当钢材在800~1200℃进行锻压时,由于共晶体过热甚至熔化,减弱了晶粒间联系,使钢材强度降低,这种现象称为热脆。为了避免热脆,必须严格控制钢中的含硫量。
  

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  二、磷
  
  磷也是在炼铁时由矿石和燃料中带入的有害杂质,炼钢时难以除尽。在室温时,磷在α-Fe中的最大溶解度为1.2%左右。但当钢中有碳存在时,磷在α-Fe中的溶解度急剧下降,而且磷的偏析倾向严重,即使只有千分之几的磷存在,也会在组织中析出脆性很大的化合物Fe3P,而使钢的脆性增加,特别在低温时更严重。这种现象称为冷脆。为了避免冷脆,必须严格控制钢中含磷量。
  
  硫和磷是钢中的有害物质。但在一定条件下也可以利用硫和磷产生的脆性,使切削时容易断屑。例如,在低碳钢中,把含硫量提高到0.08%~0.33%,含磷量提高到0.05%~0.15%,制成易切削钢,广泛应用于在自动机床上加工的螺钉、螺母等标准件。
  
  三、锰
  
  锰是在炼钢时用锰铁脱氧而残留在钢中的杂质。锰具有一定的脱氧能力,使钢中的FeO还原成铁,改善钢的质量。锰与硫化合成MnS,能减轻硫的有害作用。锰能大部分溶解于铁素体中,使铁素体强化,提高钢的强度和硬度,所以锰是钢中的有益元素。锰在碳钢中的含量一般小于0.80%,适当提高含锰量到0.90%~1.20%,可以起到一定的强化作用。
  
  四、硅
  
  硅也是作为脱氧剂而加入钢中的,硅的脱氧能力比锰强,能消除FeO夹杂物对钢性能的不良影响。硅和锰一样,能溶于铁素体中,使铁素体强化,从而提高钢的强度和硬度,但降低塑性和韧性。碳钢中含硅量通常小于0.37%。
  
  五、氮;氢;氧
  
  钢在冶炼时还会吸收和溶解一部分气体,如氮、氢、氧等,给钢的性能带来有害影响。
  
  氮是通过炉气进入钢中的。当钢件快速冷却时,氮来不及析出,而使其过饱和地固溶在铁素体内,随后会逐渐地以Fe4N的形式析出,大大降低钢的韧性,产生所谓蓝脆现象,它往往是造成船舶或桥梁灾难性事故的原因。氮在钢中的作用具有双重性,除了上述不利一面外,也有好的方面。在炼钢时,用铝、钛、钒脱氧,与氮作用生成AlN、TiN、VN等化合物,在钢中呈弥散分布,有细化晶粒的作用。
  
  氢也使钢变脆,产生氢脆、白点等缺陷。随着温度的降低,氢在钢中的溶解度急剧降低,当氢原子来不及逸出钢的表面,氢就聚集在晶体缺陷及晶界处,并形成氢分子,引起很大的局部内应力,使钢产生发裂。这种发裂在平行轧制方向的截面上表现为椭圆形的白亮点,故称为白点。因此,对大截面的锻件,特别是合金钢锻件,应锻后缓冷,使氢原子充分扩散逸出表面,以便消除白点。
  
  炼钢是一个氧化过程,钢液中不可避免地使铁受到氧化,故在浇注前进行脱氧操作。如果钢中含氧量过多,或脱氧不完善,在钢中会存在非金属夹杂物FeO,使钢的强度、塑性降低,特别是对疲劳强度影响很大。

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