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钢中常存杂质元素的影响-工业信息技术网

时间:2022-01-24 18:01:57|栏目:综合能源|点击:

一、 硅:在钢中是有益元素

硅是由炼钢时加入的脱氧剂带入钢中的。由于硅的脱氧能力较强,硅与钢液中的 FeO能结成密度较小的硅酸盐以炉渣的形式被除去。脱氧后钢不可避免地残留着少量硅,这些残留下来的硅能溶于铁素体,使得铁素体强化,从而提高钢的强度、硬度和弹性。因此,硅在钢中是有益元素,但作为杂质元素存在时其质量分数应不超过0.4%。

二、 锰:在钢中是有益元素

锰是由炼钢时加入的脱氧剂带入钢中的。锰从 FeO中夺取氧形成MnO进入炉渣。锰不能与硫化合成MnS,以减少硫对钢的有害影响,改善钢的热加工性能。在室温下,锰大部分溶于铁素体,对钢有一定的强化作用。因此,锰在钢中是有益元素,但作为杂质元素存在时其质量分数应不超过0.8%。

三、 硫:在钢中是有害元素

硫是由生铁和燃料带入的杂质,炼钢时难以除尽。在固态下硫不深于铁,而以 FeS的形式存在,FeS与Fe能形成低熔点的共晶体(Fe+FeS),熔点仅为985℃,且分布在奥氏体晶界上。当钢在1000~1200℃压力加工时,由于低熔点共晶体熔化,显著减弱晶粒之间的联系,使钢材在压力加工时沿晶界开裂,这种现象为热脆。因此,钢中硫的质量分数必须严格控制。

为了消除硫所形成的热脆,在炼钢时必须增加锰。由于 Mn与S能形成高熔点(1620℃)的MnS,并呈粒状分布在晶粒内,MnS在高温时有一定的塑性,从而避免了钢的热脆。

硫虽然产生热脆,但对改善钢材的切削加工性能却有利。如在硫的质量分数较高的钢( Ws=0.08%~0.45%)中适当提高锰的质量分数(WMn=0.70~1.55%),可形成较多的MnS,在切削加工中MnS能起断屑作用,可改善钢的切削加工性,这种钢称为易切削钢,广泛应用于标准件等的生产。

四、 磷:在钢中是有害元素

磷是由生铁和燃料带入的杂质,炼钢时难以除尽。磷能全部熔于铁素体,提高了铁素体的强度、硬度;但在室温下钢的塑性、韧性急剧下降,变脆,这种现象称为冷脆。所以,磷是一种有害杂质元素,因此要严格控制磷在钢中的含量。

磷的有害作用在一定条件下也可以转化,例如易切削钢,把磷的含量提高到 W p =0.05%~0.15%,使铁素体脆化,从而改善钢的切削加工性能。在炮弹钢(W c =0.60%~0.90%、W Mn =0.60%~1.0%)中加入较多磷,可使钢的脆性增大,炮弹爆炸时碎片增多,增加杀伤力。

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