問題 |
鋼在的冶煉過程中，不可能除盡所有的雜質(zhì)，所以實際使用的碳鋼中除碳以外，還含有少量的錳、硅、硫、磷、氧、氫、氮等元素，它們的存在，會影響鋼的質(zhì)量和性能。一、錳和硅的影響：錳和硅是煉鋼過程中必須加入的脫氧劑，用以去除溶于鋼液中的氧。在相當大程度上消除硫在鋼中的有害影響。這些反應產(chǎn)物大部分進入爐渣，小部分殘留于鋼中，成為非金屬夾雜物。脫氧劑中的錳和硅總會有一部分溶于鋼液中，冷至室溫后即溶于鐵素體中，提高鐵素體的強度。錳對碳鋼的機械性能有良好的影響，它能提高鋼的強度和硬度，提高或不降低鋼的塑性和韌性。錳提高強度的原因是它溶入鐵素體而引起的固溶強化，并使鋼材在軋后冷卻時得到層片較細，強度較高的珠光體，在同樣含錳量和同樣冷卻條件下珠光體的相對量增加。碳鋼中的含硅量一般小于0.5%，它也是鋼中的有益元素，在沸騰鋼中的含量很低，而鎮(zhèn)靜鋼的含量較高。硅溶于鐵素體后有很強的固溶強化作用，顯著提高鋼的強度和硬度，但含量較高時，將使鋼的塑性和韌性下降。二、硫的影響：硫是鋼中的有害元素，它是在煉鋼時由礦石和燃料帶到鋼中來的雜質(zhì)，硫只能溶于鋼液中，在固態(tài)鐵中幾乎不能溶解，硫的最大危害是引起鋼在熱加工時開裂，這種現(xiàn)象稱為熱脆。防止熱脆的方法是往鋼中加入適當?shù)腻i。三、磷的影響：磷是有害的雜質(zhì)元素，它是由礦石和生鐵等煉鋼原料帶入的。無論是在高溫，還是在低溫，磷在鐵中具有較大的溶解度，所以鋼中的磷一般都固溶于鐵中。磷具有很強的固溶強化作用，它使鋼的強度、硬度顯著提高，但劇烈地降低鋼的韌性，尤其是低溫韌性，稱為冷脆。磷的有害影響主要就在于此。在一定條件下磷也具有一定的有益作用。糨降低鐵素體的韌性，可以用來提高鋼的切削加工性。它與鋼共存時，可以顯著提高鋼的抗大氣腐蝕能力。四、氮的影響：鋼中的氮是有害元素，但是氮作為鋼中合金元素的應用，已日益受到重視。氮的有害作用主要是通過淬火時效和應變時效造成的。將此鋼材在室溫下長期放置或稍加熱時，氮就逐漸以氮化鐵的形式從鐵素體中析出，使鋼的強度硬度升高，塑性韌性下降，這種現(xiàn)象稱為應變時效。不管是淬火時效，還是應變時效，對低碳鋼材性能的影響都是十分有害的。五、氫的影響：鋼中的氫是由銹蝕含水的爐料或從含有水蒸氣的爐氣中吸入的。在含氫的還原性氣氛中加熱鋼材，酸洗及電鍍等，氫圴可被鋼件吸收，并通過擴散進入鋼內(nèi)。氫對鋼的危害是很大的。一是引起氫脆，即在低于鋼材強度極限的應力作用下，經(jīng)一定時間后，在無任何預兆的情況下突然斷裂，往往造成災難性的后果。鋼的強度越高，對氫脆的敏感性往往越大。二是導致鋼材內(nèi)部產(chǎn)生大量細微裂紋缺陷——白點，在鋼材縱斷面上呈光滑的銀白色的斑點，在酸洗后的橫斷面上則呈較多的發(fā)絲狀裂紋，白點使鋼材的延伸率顯著下降，尤其是斷面收縮率和沖擊韌性降低得更多，有時可接近于零值。因此具有白點的鋼是不能使用的。六：氧及其它非金屬夾雜物的影響：氧在鋼中的溶解度非常小，幾乎全部以氧化物夾雜的形式存在于鋼中，鋼中往往還存在硫化鐵、硫化錳、硅酸鹽、氮化物及磷化物等。這些非金屬夾雜物破壞了鋼的基體的連續(xù)性，在靜載荷和動載荷的作用下，往往成為裂紋的起點。它們的性質(zhì)、大小、數(shù)量及分布狀態(tài)不同程度地影響著鋼的各種性能，尤其是分布狀態(tài)不同程度地影響著鋼的各種性能，尤其是對鋼的塑性、韌性、疲勞強度和抗腐蝕性能等危害很大。因此，對非金屬夾雜物應嚴加控制。在要求高質(zhì)量的鋼材時，煉鋼生產(chǎn)中應用真空技術、渣洗技術、惰性氣體凈化、電渣重熔等爐外精煉手段，可以卓有成效地減少鋼中氣體和非金屬夾雜物。
