钢内长存杂质元素对碳钢性能的影响

碳钢是指 (C)≤2.11%,并含有少量硅、锰、硫、磷等杂质元素的铁碳合金。碳钢具有一定的力学性能和良好的工艺性能,并且价格低廉,在工业中应用广泛。

钢内长存杂质元素对碳钢性能的影响

①锰 锰来自炼钢原料(生铁和脱氧剂锰铁)。锰有较好的脱氧能力,可使钢中的FeO还原成铁,改善钢的质量;锰与硫能生成MnS,可减轻硫的有害作用;锰大部分溶于铁素体中产生固溶强化,提高钢的强度和硬度,一部分锰能溶于渗碳体中形成合金渗碳体。因此,锰在钢中是一种有益元素。碳钢中锰的含量一般在0.25%~0.8%之间,当锰含量不高时,对钢性能影响不大。

②硅 硅也是来自生铁和脱氧剂。硅能与钢液中的FeS生成炉渣,消除硫对钢质量的影响;硅能溶于铁素体中产生固溶强化,提高钢的强度和硬度,硅在钢中也是一种有益元素。当硅含量较低时,对钢性能影响不大。

③硫 硫是在炼钢时由矿石和燃料带入的杂质。硫不溶于铁,以FeS的形式存在钢中。FeS与Fe形成低熔点共晶体,熔点为985℃,分布在奥氏体晶界上,当钢在1000~1200℃条件下进行热加工时,由于晶界处共晶体熔化,导致钢开裂,这种现象称为热脆。因此,硫在钢中是有害元素,应严格控制其含量。除严格控制钢中硫的含量外,可在钢液中增加锰的含量以避免热脆。

④磷 磷是由矿石带入钢中的杂质。通常磷能全部溶于铁素体中,提高钢的强度、硬度。但使塑性、韧性急剧下降,尤其在低温时更为严重,这种现象称为冷脆。磷是钢中的有害元素,也应严格控制其含量。

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