⑴ 鋼中常存雜質中什麼元素使鋼易出現熱脆
一、
硅:在鋼中是有益元素
硅是由煉鋼時加入的脫氧劑帶入鋼中的。由於硅的脫氧能力較強,硅與鋼液中的
FeO能結成密度較小的硅酸鹽以爐渣的形式被除去。脫氧後鋼不可避免地殘留著少量硅,這些殘留下來的硅能溶於鐵素體,使得鐵素體強化,從而提高鋼的強度、硬度和彈性。因此,硅在鋼中是有益元素,但作為雜質元素存在時其質量分數應不超過0.4%。
二、
錳:在鋼中是有益元素
錳是由煉鋼時加入的脫氧劑帶入鋼中的。錳從
FeO中奪取氧形成MnO進入爐渣。錳不能與硫化合成MnS,以減少硫對鋼的有害影響,改善鋼的熱加工性能。在室溫下,錳大部分溶於鐵素體,對鋼有一定的強化作用。因此,錳在鋼中是有益元素,但作為雜質元素存在時其質量分數應不超過0.8%。
三、
硫:在鋼中是有害元素
硫是由生鐵和燃料帶入的雜質,煉鋼時難以除盡。在固態下硫不深於鐵,而以
FeS的形式存在,FeS與Fe能形成低熔點的共晶體(Fe+FeS),熔點僅為985℃,且分布在奧氏體晶界上。當鋼在1000~1200℃壓力加工時,由於低熔點共晶體熔化,顯著減弱晶粒之間的聯系,使鋼材在壓力加工時沿晶界開裂,這種現象為熱脆。因此,鋼中硫的質量分數必須嚴格控制。
為了消除硫所形成的熱脆,在煉鋼時必須增加錳。由於
Mn與S能形成高熔點(1620℃)的MnS,並呈粒狀分布在晶粒內,MnS在高溫時有一定的塑性,從而避免了鋼的熱脆。
硫雖然產生熱脆,但對改善鋼材的切削加工性能卻有利。如在硫的質量分數較高的鋼(
Ws=0.08%~0.45%)中適當提高錳的質量分數(WMn=0.70~1.55%),可形成較多的MnS,在切削加工中MnS能起斷屑作用,可改善鋼的切削加工性,這種鋼稱為易切削鋼,廣泛應用於標准件等的生產。
四、
磷:在鋼中是有害元素
磷是由生鐵和燃料帶入的雜質,煉鋼時難以除盡。磷能全部熔於鐵素體,提高了鐵素體的強度、硬度;但在室溫下鋼的塑性、韌性急劇下降,變脆,這種現象稱為冷脆。所以,磷是一種有害雜質元素,因此要嚴格控制磷在鋼中的含量。
磷的有害作用在一定條件下也可以轉化,例如易切削鋼,把磷的含量提高到
W
p
=0.05%~0.15%,使鐵素體脆化,從而改善鋼的切削加工性能。在炮彈鋼(W
c
=0.60%~0.90%、W
Mn
=0.60%~1.0%)中加入較多磷,可使鋼的脆性增大,炮彈爆炸時碎片增多,增加殺傷力。
⑵ 為什麼說碳素鋼中的錳和硅是有益元素
猛是煉鋼時加入錳鐵脫氧而殘留在鋼中的。其脫氧能力較好,能清除鋼中的FeO,降低鋼的脆性,此外猛還能與硫形成MnS,以減輕硫的有害作用,所以說呢猛是有益元素(不過要注意的是他作為雜質存在的話,它的質量分數一般小於0.8%,不過對鋼的性能影響不大)
硅是在煉鋼時加入硅鐵脫氧而殘留在鋼中的。硅的脫氧能力比猛還強,在室溫下能溶入鐵素體,提高鋼的強度和硬度(不過要注意的是它作為雜質存在的話,它的質量分數一般小於0.4%,不過對鋼的性能影響不大)
硫是煉鋼時由礦石和燃料帶入鋼中的。硫在鋼中會與鐵形成化合物FeS,它與鐵會形成低熔點的共晶體分布在奧氏晶體上。在高溫下進行鍛壓加工時,會出現「熱脆」現象,造成鋼材在鍛壓加工過程中開裂,因此硫是有害元素,其質量分數一般應嚴格控制在0.03%以下。
磷是煉鋼中由礦石帶入鋼中的,磷可全部溶於鐵素體,產生強烈的固溶強化,使鋼的強度硬度增加,但塑性和韌性顯著降低。在低溫時更嚴重會出現「冷脆」的脆化現象,而且磷在結晶時還容易偏析,從而局部發生冷脆。因此,磷也是有害元素,其質量分數必須嚴格控制在0.035%以下。
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⑶ 碳鋼中存在哪些雜質元素
碳鋼並不是單純的鐵碳合金,其中或多或少包含一些雜質元素。常存的雜質元素有錳Mn、硅版Si、硫S、磷P。其中權Mn、Si是有益元素,硫、磷是有害雜質。
① Mn大部分溶解於鐵素體F中,一部分溶解於滲碳體Fe3C中,使金屬材料強化。Mn與S化合成MnS,能減輕S的有害作用。
② Si溶解於鐵素體F中,使金屬材料強化。有一部分Si溶解於硅酸鹽夾雜中。當硅含量不多,在碳鋼中僅作為少量雜質存在,它對鋼的性能影響並不顯著。
③ S不溶於鐵,而以FeS形式存在。由於FeS存在,鋼在高溫下變得極脆,稱為熱脆。
④ P溶於鋼鐵的鐵素體中,雖然可使鐵素體的強度、硬度有所提高,但卻使室溫下鋼的塑性、韌性急劇降低,使鋼變脆,這種現象稱為冷脆。磷的存在還使鋼的焊接性能變壞。
⑷ 鋼管中硅是什麼作用
硅對鋼的顯微組織及熱處理的影響
1)作為鋼中的合金元素,其質量分數一般不低於0.4%,以固溶體形態存在於鐵素體或奧氏體中,能夠縮小奧氏體相區。
2)提高退火、正火和淬火溫度,在亞共析鋼中提高淬透性。
3)硅不形成碳化物,可強烈地促進碳的石墨化,在硅含量較高的中碳鋼和高碳鋼中,如不含有強碳化物形成元素,易在一定溫度下發生石墨化。
4)在滲碳鋼中,硅能夠減小滲碳層厚度和碳的濃度。
5)硅對鋼液有良好的脫氧作用。
二、硅對鋼的力學性能的影響
1)提高鐵素體和奧氏體的硬度和強度,其作用較錳、鎳、鉻、鎢、鋁、釩等更強;顯著提高鋼的彈性極限、屈服強度和屈強比,並提高疲勞強度。
2)硅的質量分數超過3%時,鋼的塑性和韌性顯著降低。
3)使鋼中形成帶狀組織,造成橫向性能低於縱向性能。
4)改善鋼的耐磨性能。
三、硅對鋼的物理、化學及加工工藝的影響
1)降低鋼的密度、熱導率、電導率和電阻溫度系數。
2)硅鋼片的渦流損耗量顯著低於純鐵,矯頑力、磁阻和磁滯損耗較低磁導率和磁感強度較高。
3)提高高溫時鋼的抗氧化性能。
4)使鋼的焊接性惡化。
5)硅的質量分數超過2.5%的鋼,其塑性加工較為困難。
四、硅在鋼中的應用
1)在普通低合金鋼中可提高強度,改善局部腐蝕抗力,在調質鋼中可提高淬透性和耐回火性,是多元合金結構中的主要合金組元之一。
2)硅的質量分數為0.5%-2.8%的SiMn或 SiMnB鋼廣泛用於高載荷彈簧材料,同時加入鎢、釩、鉬、鈮、鉻等強碳化物形成元素。
3)硅鋼片是硅的質量分數為1.0%-4.5%的低碳鋼和超低碳鋼,用於電機和變壓器。
4)在不銹鋼和耐蝕鋼中,與鉬、鎢、鉻、鋁、鈦、氮等配合,提高耐蝕性和抗高溫氧化性能。用不銹鋼和耐蝕鋼製作的雕像經久如新
⑸ 雜質元素硅硫磷對碳鋼有什麼影響
1. 碳鋼中的硅、硫、磷等雜質元素對鋼材的性能有著顯著的影響。
2. 錳通常作為有益元素存在,能夠在煉鋼過程中幫助脫氧,減少鋼的脆性,並減輕硫的有害作用。然而,當錳含量較低時,對鋼的性能影響不大。
3. 硅也是煉鋼過程中的有益元素,能夠提高鋼的強度和硬度。但是,作為雜質時,其含量通常較低,對鋼的性能影響有限。
4. 硫是有害元素,可導致鋼在高溫下發生熱脆。通過加入錳來形成高熔點的MnS,可以避免熱脆現象。因此,硫的含量需要嚴格控制在0.03%-0.05%以下。
5. 磷同樣是有害元素,會降低鋼的塑性和韌性,導致冷脆現象,尤其在低溫下更為嚴重。磷的含量也需嚴格控制在0.035%-0.045%以下。
6. 盡管硫和磷對鋼材的塑性和韌性有負面影響,但在含量較多時,可以改善鋼的切削加工性,減少切削過程中的斷裂和磨損。