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钢铁中主要元素碳、硅、硫、磷

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人气:-发表时间:2020-03-27 15:12【

钢铁中主要元素碳、硅、硫、磷

钢铁中主要含有:碳、硅、硫、磷、铁(主要元素),以及其他改变钢铁性能的元素,如:铬、锰、镍等,加入这些元素可以形成如:优质碳素结构钢、合金结构钢、易切结构钢、弹簧钢、滚动轴承钢等优质钢或高级优质钢。


(C)

钢中含碳量增加,屈服点和抗拉强度升高,但塑性和冲击性降低,当碳量0.23%超过时,钢的焊接性能变坏,因此用于焊接的低合金结构钢,含碳量一般不超过 0.20%。碳量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力,在露天料场的高碳钢就易锈蚀;此外,碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性。


(S)

提高硫和锰的含量,可以改善钢的被切削性能,在易切削钢中,硫作为有益元素加入。硫在钢中偏析严重。恶化钢的质量,在高温下,降低钢的塑性,是一种有害元素,它以熔点较低的FeS形式存在。


单独存在的FeS的熔点只有1190℃,而在钢中与铁形成共晶体的共晶温度更低,只有988℃,当钢凝固时,硫化铁析集在原生晶界处。钢11001200℃进行轧制时,晶界上的FeS就将熔化,大大的削弱了晶粒之间的结合力,导致钢的热脆现象,因此对硫应严加控制。一般控制在0.020%0.050%


为防止因硫导致的脆性,应加足够的锰,使其形成熔点较高的MnS。若钢中含流量偏高,焊接时由于SO2的产生,将在焊接金属内形成气孔和疏松。


(Si)

硅能溶于铁素体和奥氏体中提高钢的硬度和强度,其作用仅次于磷,较锰、镍、铬、钨、钼、钒等元素强。但含硅量超过3%时,将显著降低钢的塑性和韧性。硅能提高钢的弹性极限、屈服强度和屈服比(σs/σb),以及疲劳强度和疲劳比(σ-1/σb)等。这是硅或硅锰钢可作为弹簧钢种的缘故。


硅能降低钢的密度、热导率和电导率。能促使铁素体晶粒粗化,降低矫顽力。有减小晶体的各向异性倾向,使磁化容易,磁阻减小,可用来生产电工用钢,所以硅钢片的磁阻滞损耗较低。硅能提高铁素体的导磁率,使钢片在较弱磁场下有较高的磁感强度。


但在强磁场下硅降低钢的磁感强度。硅因有强的脱氧力,从而减少了铁的磁时效作用。


含硅的钢在氧化气氛中加热时,表面将形成一层SiO2薄膜,从而提高钢在高温时的抗氧化性。


硅能促使铸钢中的柱状晶成长,降低塑性。硅钢若加热时冷却较快,由于热导率低,钢的内部和外部温差较大,因而断裂。


硅能降低钢的焊接性能。因为与氧的结合能力硅比铁强,在焊接时容易生成低熔点的硅酸盐,增加熔渣和融化金属的流动性,引起喷溅现象,影响焊接质量。硅是良好的脱氧剂。用铝脱氧时酌情加一定量的硅,能显著提高率的脱氧性。硅在钢中本来就有一定的残存,这是由于炼铁炼钢时作为原料带入的。


在沸腾钢中,硅限制在<0.07%,有意加入时,则在炼钢时加入硅铁合金。


(P)

磷在钢中固溶强化和冷作硬化作用强。作为合金元素加入低合金结构钢中,能提高其强度和钢的耐大气腐蚀性能,但降低其冷冲压性能。


磷与硫和锰联合使用,能增加钢的被切削性能,增加加工件的表面质量,用于易切削钢,所以易切削钢含磷也比较高。磷用于铁素体,虽然能提高钢的强度和硬度,最大的害处是,偏析严重,增加回火脆性,显著增加钢的塑性和韧性,致使钢在冷加工时容易脆裂也即所谓冷脆现象。磷对焊接性也有不利影响。


磷是有害元素,应严加控制,一般含量不大于0.03%0.04%



南京麒麟科学仪器集团有限公司

检测中心

2020.03.26


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