钢中常存杂质对钢性能的影响

优胜编程龚老师

钢中常存杂质对钢性能的影响：



一、硫
　　
　　硫是在炼铁时由矿石和燃料中带入的有害杂质，炼钢时难以除尽。硫与铁化合成FeS，FeS又与Fe形成低熔点共晶体，熔点仅为985℃，且分布在奥氏体的晶界上。当钢材在800~1200℃进行

锻压时，由于共晶体过热甚至熔化，减弱了晶粒间联系，使钢材强度降低，这种现象称为热脆。为了避免热脆，必须严格控制钢中的含硫量。
　　
　　二、磷
　　
　　磷也是在炼铁时由矿石和燃料中带入的有害杂质，炼钢时难以除尽。在室温时，磷在α-Fe中的最大溶解度为1.2%左右。但当钢中有碳存在时，磷在α-Fe中的溶解度急剧下降，而且磷的偏

析倾向严重，即使只有千分之几的磷存在，也会在组织中析出脆性很大的化合物Fe3P，而使钢的脆性增加，特别在低温时更严重。这种现象称为冷脆。为了避免冷脆，必须严格控制钢中含磷量。
　　
　　硫和磷是钢中的有害物质。但在一定条件下也可以利用硫和磷产生的脆性，使切削时容易断屑。例如，在低碳钢中，把含硫量提高到0.08%~0.33%，含磷量提高到0.05%~0.15%，制成易切削

钢，广泛应用于在自动机床上加工的螺钉、螺母等标准件。
　　
　　三、锰
　　
　　锰是在炼钢时用锰铁脱氧而残留在钢中的杂质。锰具有一定的脱氧能力，使钢中的FeO还原成铁，改善钢的质量。锰与硫化合成MnS，能减轻硫的有害作用。锰能大部分溶解于铁素体中，使

铁素体强化，提高钢的强度和硬度，所以锰是钢中的有益元素。锰在碳钢中的含量一般小于0.80%，适当提高含锰量到0.90%~1.20%，可以起到一定的强化作用。
　　
　　四、硅
　　
　　硅也是作为脱氧剂而加入钢中的，硅的脱氧能力比锰强，能消除FeO夹杂物对钢性能的不良影响。硅和锰一样，能溶于铁素体中，使铁素体强化，从而提高钢的强度和硬度，但降低塑性和韧性。碳钢中含硅量通常小于0.37%。
　　
　　五、氮；氢；氧
　　
　　钢在冶炼时还会吸收和溶解一部分气体，如氮、氢、氧等，给钢的性能带来有害影响。
　　
　　氮是通过炉气进入钢中的。当钢件快速冷却时，氮来不及析出，而使其过饱和地固溶在铁素体内，随后会逐渐地以Fe4N的形式析出，大大降低钢的韧性，产生所谓蓝脆现象，它往往是造成

船舶或桥梁灾难性事故的原因。氮在钢中的作用具有双重性，除了上述不利一面外，也有好的方面。在炼钢时，用铝、钛、钒脱氧，与氮作用生成AlN、TiN、VN等化合物，在钢中呈弥散分布，有细化晶粒的作用。
　　
　　氢也使钢变脆，产生氢脆、白点等缺陷。随着温度的降低，氢在钢中的溶解度急剧降低，当氢原子来不及逸出钢的表面，氢就聚集在晶体缺陷及晶界处，并形成氢分子，引起很大的局部内

应力，使钢产生发裂。这种发裂在平行轧制方向的截面上表现为椭圆形的白亮点，故称为白点。因此，对大截面的锻件，特别是合金钢锻件，应锻后缓冷，使氢原子充分扩散逸出表面，以便消除白点。
　　
　　炼钢是一个氧化过程，钢液中不可避免地使铁受到氧化，故在浇注前进行脱氧操作。如果钢中含氧量过多，或脱氧不完善，在钢中会存在非金属夹杂物FeO，使钢的强度、塑性降低，特别是对疲劳强度影响很大。