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常存杂质对钢性能的影响分析

时间:2023-06-20 理论教育 版权反馈
【摘要】:实际生产中使用的碳钢,不单纯是铁碳合金,还包含有锰、硅、硫、磷等常规杂质元素,它们对钢的性能有一定影响。但当硅的质量分数超过0.8%时,钢的塑性和韧性会显著下降。硫对钢的焊接性能有不良影响,会导致焊缝的热裂现象;对于铸钢件,硫的质量分数高时,也会出现热裂现象。

常存杂质对钢性能的影响分析

实际生产中使用的碳钢,不单纯是铁碳合金,还包含有锰、硅、硫、磷等常规杂质元素,它们对钢的性能有一定影响。

4.1.1.1 锰(Mn)

锰是钢中的有益元素。锰是炼钢时作为脱氧去硫的元素加入钢中的。锰溶于铁素体,形成置换固溶体,具有固溶强化的作用,可提高钢的强度和硬度;锰还能和钢中的硫形成高熔点(1 620℃)的MnS,减轻硫的有害作用,改善钢的热加工性能;同时,锰还能增加钢中珠光体的相对质量分数,使珠光体细化,从而提高钢的强度。碳钢中,锰的质量分数一般为0.25%~0.80%。

4.1.1.2 硅(Si)

硅也是钢中的有益元素。硅是炼钢时用硅铁脱氧而残留在钢中的,硅既能脱氧还能促进钢液的流动。硅能溶于铁素体,提高钢的强度、硬度和弹性。但当硅的质量分数超过0.8%时,钢的塑性和韧性会显著下降。碳钢中,硅的质量分数一般为0.17%~0.37%。

4.1.1.3 硫(S)(www.xing528.com)

硫是钢中的有害元素。硫是炼钢时由矿石燃料带入的杂质,难以除尽。硫在钢中常以FeS的形式存在,而FeS和Fe能形成熔点较低(985℃)的共晶体分布在奥氏体晶界上,当钢加热到1 000~1 200℃进行热加工时,共晶体将熔化,而使钢材变得极脆,这种现象称为热脆。硫对钢的焊接性能有不良影响,会导致焊缝的热裂现象;对于铸钢件,硫的质量分数高时,也会出现热裂现象。因此,必须严格控制钢中硫的质量分数,一般小于0.05%。

4.1.1.4 磷(P)

磷也是钢中的有害元素,是炼钢时由矿石带入钢中的。磷能全部溶于铁素体,提高钢的强度、硬度,但极少量的磷就能显著降低钢的塑性与韧性,在低温时更为严重,这种在低温时使钢严重变脆的现象,称为冷脆。因此,必须严格控制钢中磷的质量分数,一般小于0.045%。

在某些情况下,硫、磷对钢也有有利的一面,如易切钢就是含硫、磷较高的钢。由于硫、磷含量较高,钢的塑性、韧性差,切削加工时切屑易碎断,不易磨损刀具,因此,适宜高速切削。再如,在炮弹钢中加入较多的磷,可使炮弹爆炸时碎片增多,提高杀伤力。

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