4.5 鋼中的雜質(zhì)元素及鋼錠組織

§4-5鋼中的雜質(zhì)元素及鋼錠組織

一.錳和硅的影響

①M(fèi)n、Si是煉鋼中必須加入的脫氧劑，用以去除鋼液中的氧。它還可：Mn（Si）＋FeO→MnO（SiO2）+Fe，Mn＋S→MnS，排入爐渣中,去處S。②當(dāng)錳、硅部分溶入鋼液中，冷卻至室溫后即溶入鐵素體中提高鐵素體的強(qiáng)度；溶入滲碳體中形成合金滲碳體(Fe，Mn)3C使強(qiáng)度提高。故Mn、Si對(duì)鋼的機(jī)械性能有良好的影響?？商岣咪摰膹?qiáng)度和硬度，當(dāng)含Mn量不高時(shí)(wMn<0.8%)，可略有提高或不降低鋼的塑韌性。Si含量小于0.5%時(shí)，它也是鋼中的有益元素，可顯著提高鋼的強(qiáng)度和硬度；但含量過(guò)高，將使鋼的塑韌性下降。二.有害雜質(zhì)S、P的影響磷：P可溶入鐵素體，提高強(qiáng)度和硬度，但顯著降低了塑性和韌性，特別是低溫下會(huì)使性能惡化－－冷脆性。硫：S在鋼中生成的FeS和Fe的共晶熔點(diǎn)僅988℃，在此溫度以上工作和鍛造時(shí)因晶界熔化而開(kāi)列－－熱脆性。適量的S可改善鋼的切削性能。

碳鋼根據(jù)S、P含量可分為三類(lèi)：普通碳素鋼(wS＜0.055%、wP＜0.045%)優(yōu)質(zhì)碳素鋼(wS＜0.040%、wP＜0.040%)高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素鋼(wS＜0.030%、wP＜0.035%)三.脫氧的影響

鋼的生產(chǎn)是向鐵中加入O2，使C及雜質(zhì)氧化。按脫氧完全與否可將鋼分為沸騰鋼、鎮(zhèn)靜鋼、半鎮(zhèn)靜鋼。①沸騰鋼(F)即脫氧不完全的鋼，如果脫氧不完全就會(huì)產(chǎn)生FeO,而FeO與C反應(yīng)析出大量的一氧化碳?xì)怏w，引起鋼液的沸騰，產(chǎn)生蜂窩狀的縮孔，且心部C、S、P偏析嚴(yán)重，但表面較純凈。所以性能較差，但成材率較高，較便宜。②鎮(zhèn)靜鋼(z)Mn+FeO→MnO+FeSi+FeO→SiO2+FeAl+FeO→Al2O3+Fe生成的MnO、SiO2、Al2O3排在爐渣中，沒(méi)有氣體，偏析較少，集中縮孔，性能較好，但利用率低，成本高。③半鎮(zhèn)靜鋼(b)介于上述兩種鋼之間。2、鋼的冶煉過(guò)程對(duì)性能的影響第四節(jié)碳鋼1.鋼錠中的組織缺陷縮孔：大多材料凝固后體積收縮留下的空腔。力圖讓縮孔集中在冒口，可切去。

疏松：微小分散的收縮孔，樹(shù)枝間或晶粒間凝固的封閉而得不到液體補(bǔ)充而留下得缺陷。軋制可減小或消除其部分不利的影響。氣孔：凝固中未排出在凝固體而形成的缺陷。氣體的來(lái)源析出和反應(yīng)型。夾雜物：與基體要求成分和組織都不相同多余顆粒，外來(lái)夾雜物有澆鑄中沖入的其它固體物，如耐火材料、破碎鑄模物等。成分偏析：成分不均勻叫做偏析。有宏觀偏析和微觀偏析2、鋼的冶煉過(guò)程對(duì)性能的影響第四節(jié)碳鋼2.常存元素對(duì)性能的影響磷：P可溶入鐵素體，提高強(qiáng)度和硬度，但顯著降低了塑性和韌性，特別是低溫下會(huì)使性能惡化－－冷脆性。硫：S在鋼中生成的FeS和Fe的共晶熔點(diǎn)僅988℃，在此溫度以上工作和鍛造時(shí)因晶界熔化而開(kāi)列－－熱脆性。適量的S可改善鋼的切削性能。硅：Si溶入鐵素體，可提高強(qiáng)度和硬度。錳：Mn與S、C的結(jié)合力比Fe強(qiáng)，可生成MnS，塑性和熔點(diǎn)比FeS高，消除S的不利影響，但MnS會(huì)降低疲勞強(qiáng)度和斷裂韌性，所以依然要控制含硫量。Si、Mn含量以自然出現(xiàn)為原則，人為專(zhuān)門(mén)加入組成合金鋼。

附件：碳鋼的分類(lèi)按含碳量分：低碳鋼WC

0.25％ 中碳鋼0.25％<WC

0.6％ 高碳鋼WC>0.6％按質(zhì)量用途分：普碳鋼普通碳素結(jié)構(gòu)鋼 碳結(jié)鋼優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 碳工鋼高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼按質(zhì)量分：普通碳素鋼WP

0.045％WS

0.055％

優(yōu)質(zhì)碳素鋼WP

0.040％WS

0.040％ 高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素鋼WP

0.035％WS

0.030％冶煉方法：沸騰鋼

半鎮(zhèn)定鋼鎮(zhèn)定鋼1、普通碳素結(jié)構(gòu)鋼牌號(hào)早期牌號(hào)：A1、A2、A3、……A7數(shù)字越大，強(qiáng)度越高，相應(yīng)塑性就低一些。近代：Q195、Q215、Q235、Q255、Q275Q的含義為“屈”，數(shù)字為鋼的屈服強(qiáng)度MPa。特點(diǎn)：檢查標(biāo)準(zhǔn)為僅檢查材料的力學(xué)性能，不考察其成分，大多為軋制的型材(鋼板、圓、扁、管、角……)。鋼廠(chǎng)出廠(chǎng)狀態(tài)為熱軋制后在空氣中自然冷卻(正火)。性能標(biāo)準(zhǔn)參閱GB700－88用途：合適的強(qiáng)度，一定的塑性和韌性，價(jià)格較低，大量用于普通簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)零件。2、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼牌號(hào)08、08F、10、15、20、……45、50、……65數(shù)字為鋼中C的含量(萬(wàn)分之幾)基本范圍，0.05％一檔。對(duì)其中含S、P較低的優(yōu)質(zhì)鋼后加字母A，如45A。特點(diǎn)：出廠(chǎng)檢驗(yàn)要求保證化學(xué)成分為主，力學(xué)性能為輔助檢驗(yàn)項(xiàng)目。鋼廠(chǎng)出廠(chǎng)時(shí)保證碳的含量，為達(dá)到相應(yīng)的力學(xué)性能指標(biāo)，其他元素各廠(chǎng)有少量的差異。

性能標(biāo)準(zhǔn)參閱GB699－88用途：優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼主要用來(lái)制造機(jī)器零件，一般都要熱處理以提高其力學(xué)性能。隨著C含量的增加，材料的強(qiáng)度和硬度愈高，塑性相應(yīng)會(huì)降低。而以45鋼附近的韌性較好。

此外，鑄鋼的成分參照相同標(biāo)準(zhǔn)，牌號(hào)ZGxxx(最低屈服強(qiáng)度)－xxx（最低抗拉強(qiáng)度），性能一般比鋼廠(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)略低，用于形狀復(fù)雜性能要求較高的零件。3、碳素工具鋼牌號(hào)T8、(T9)、T10、T10A、(T11)、T12、T12A、T13T的表示為“碳工鋼”，數(shù)字為鋼的含碳量(千分之幾)。后綴A為低雜質(zhì)的優(yōu)質(zhì)鋼特點(diǎn)：鋼廠(chǎng)出廠(chǎng)狀態(tài)為