杂质元素对钢性能的影响

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钢中常存杂质元素是钢冶炼时进入的,它们对钢的性能有一定的影响,如锰、硅、硫、磷等。

钢

1、锰的影响

锰是由炼铁原料铁矿石及炼钢时加脱氧剂(锰铁)中带入的,非合金钢中锰的质量分数一般约为0.25%~0.80%。锰的脱氧能力较好,能清除钢中的FeO,降低钢的脆性,与硫化合成MnS,可以减轻硫的有害作用。锰还能溶于铁素体形成置换固溶体,产生固溶强化,提高钢的强度和硬度。锰在钢中是一种有益元素。

2、硅的影响

硅是由炼铁原料铁矿石及炼钢时加脱氧剂(硅铁)中带入的,非合金钢中锰的质量分数一般约为0.10%~0.40%,硅的脱氧能力比锰强,与钢液中的FeO生成炉渣,清除FeO对钢质量的不良影响,也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。

3、硫的影响

硫是在炼铁时由矿石和燃料带进的,它不溶于铁,而是以化合物FeS的形式存在。FeS与Fe形成低熔点共晶体(熔点为985℃),分布在奥氏体的晶界上。当钢在1000~1250℃进行热加工时,由于晶界处共晶体熔化,将导致钢变脆而开裂,这种现象称为热脆。因此,硫在钢中是一种有害元素,必须严格控制。

4、磷的影响

磷是炼铁时由矿石带进的,在常温下能溶入铁素体,使钢的强度、硬度提高,但使塑性和韧性降低。尤其在低温下会使钢的塑性、韧性急剧下降,脆性转化温度升高。这种现象称为冷脆。在一般钢中,磷是有害元素,应严格控制。

硫和磷虽是钢中的有害元素,但适当提高它在钢中的含量(一般Ws=0.08%~0.35%、Wp=0.05%~0.15%),可以改善钢的切削加工性能,降价低工件表面粗糙度。