2.鋼
元素在鋼中的作用
常存雜質(zhì)元素對鋼材性能的影響
鋼除含碳以外,還含有少量錳(Mn)陷揪、硅(Si)瓢娜、硫(S)痢艺、磷(P)摩梧、氧(O)嘱朽、氮(N)和氫(H)等元素润讥。這些元素并非為改善鋼材質(zhì)量有意加入的魄咕,而是由礦石及冶煉過程中帶入的鞋拟,故稱為雜質(zhì)元素骂维。這些雜質(zhì)對鋼性能是有一定影響,為了保證鋼材的質(zhì)量贺纲,在國家標(biāo)準(zhǔn)中對各類鋼的化學(xué)成分都作了嚴(yán)格的規(guī)定航闺。
1)硫
硫來源于煉鋼的礦石與燃料焦炭。它是鋼中的一種有害元素猴誊。硫以硫化鐵(FeS)的形態(tài)存在于鋼中潦刃,F(xiàn)eS和 Fe形成低熔點(diǎn)(985℃)化合物。而鋼材的熱加工溫度一般在1150~1200℃以上懈叹,所以當(dāng)鋼材熱加工時乖杠,由于 FeS化合物的過早熔化而導(dǎo)致工件開裂,這種現(xiàn)象稱為“熱脆”澄成。嘉峪檢測網(wǎng)認(rèn)為含硫量愈高胧洒,熱脆現(xiàn)象愈嚴(yán)重,故必須對鋼中含硫量進(jìn)行控制墨状。高級優(yōu)質(zhì)鋼:S<0.02%~0.03%卫漫;優(yōu)質(zhì)鋼:S<0.03%~0.045%;普通鋼:S<0.055%~0.7%以下肾砂。
2)磷
磷是由礦石帶入鋼中的列赎,一般說磷也是有害元素。磷雖能使鋼材的強(qiáng)度镐确、硬度增高粥谬,但引起塑性、沖擊韌性顯著降低辫塌。特別是在低溫時漏策,它使鋼材顯著變脆,這種現(xiàn)象稱"冷脆"臼氨。冷脆使鋼材的冷加工及焊接性變壞掺喻,含磷愈高,冷脆性愈大,故鋼中對含磷量控制較嚴(yán)感耙。高級優(yōu)質(zhì)鋼: P<0.025%褂乍;優(yōu)質(zhì)鋼: P<0.04%;普通鋼: P<0.085%即硼。
3)錳
錳是煉鋼時作為脫氧劑加入鋼中的逃片。由于錳可以與硫形成高熔點(diǎn)(1600℃)的 MnS,一定程度上消除了硫的有害作用只酥。錳具有很好的脫氧能力褥实,能夠與鋼中的FeO成為MnO進(jìn)入爐渣,從而改善鋼的品質(zhì)裂允,特別是降低鋼的脆性损离,提高鋼的強(qiáng)度和硬度。因此绝编,錳在鋼中是一種有益元素僻澎。一般認(rèn)為,鋼中含錳量在0.5%~0.8%以下時十饥,把錳看成是常存雜質(zhì)窟勃。技術(shù)條件中規(guī)定,優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼中逗堵,正常含錳量是0.5%~0.8%拳恋;而較高含錳量的結(jié)構(gòu)鋼中,其量可達(dá)0.7%~1.2%砸捏。
4)硅
硅也是煉鋼時作為脫氧劑而加入鋼中的元素谬运。硅與鋼水中的FeO能結(jié)成密度較小的硅酸鹽爐渣而被除去,因此硅是一種有益的元素垦藏。硅在鋼中溶于鐵素體內(nèi)使鋼的強(qiáng)度梆暖、硬度增加,塑性掂骏、韌性降低轰驳。鎮(zhèn)靜鋼中的含硅量通常在0.1%~0.37%,沸騰鋼中只含有0.03%~0.07%弟灼。由于鋼中硅含量一般不超過0.5%级解,對鋼性能影響不大。
5)氧
氧在鋼中是有害元素田绑。它是在煉鋼過程中自然進(jìn)入鋼中的勤哗,盡管在煉鋼末期要加入錳、硅掩驱、鐵和鋁進(jìn)行脫氧芒划,但不可能除盡冬竟。氧在鋼中以FeO、MnO民逼、SiO2泵殴、Al2O3等夾雜形式,使鋼的強(qiáng)度拼苍、塑性降低笑诅。尤其是對疲勞強(qiáng)度、沖擊韌性等有嚴(yán)重影響疮鲫。
6)氮
鐵素體溶解氮的能力很低吆你。當(dāng)鋼中溶有過飽和的氮,在放置較長一段時間后或隨后在200~300℃加熱就會發(fā)生氮以氮化物形式的析出棚点,并使鋼的硬度、強(qiáng)度提高湾蔓,塑性下降瘫析,發(fā)生時效。鋼液中加入Al默责、Ti或V進(jìn)行固氮處理贬循,使氮固定在AlN、TiN或VN中桃序,可消除時效傾向杖虾。
7)氫
鋼中溶有氫會引起鋼的氫脆、白點(diǎn)等缺陷媒熊。白點(diǎn)常在軋制的厚板奇适、大鍛件中發(fā)現(xiàn),在縱斷面中可看到圓形或橢圓形的白色斑點(diǎn)芦鳍;在橫斷面上則是細(xì)長的發(fā)絲狀裂紋嚷往。鍛件中有了白點(diǎn),使用時會發(fā)生突然斷裂柠衅,造成不測事故皮仁。因此,化工容器用鋼菲宴,不允許有白點(diǎn)存在贷祈。氫產(chǎn)生白點(diǎn)冷裂的主要原因是因?yàn)楦邷貖W氏體冷至較低溫時,氫在鋼中的溶解度急劇降低喝峦。當(dāng)冷卻較快時势誊,氫原子來不及擴(kuò)散到鋼的表面而逸出,就在鋼中的一些缺陷處由原子狀態(tài)的氫變成分子狀態(tài)的氫谣蠢。氫分子在不能擴(kuò)散的條件下在局部地區(qū)產(chǎn)生很大壓力键科,這壓力超過了鋼的強(qiáng)度極限而在該處形成裂紋闻丑,即白點(diǎn)。
來源:嘉峪檢測網(wǎng)