1. 磷對鋼的性能有什麼影響
磷在鋼中的存在形態主要為Fe3P或Fe2P,這種存在形式對鋼材的塑性及韌性產生不利影響,尤其在低溫環境下,其韌性下降尤為顯著,這種現象被稱為「冷脆」。總體而言,磷對鋼材性能的危害主要體現在:導致鋼材在低溫下變脆、調質鋼的回火脆性增強、熱加工性和焊接性能降低等。
然而,磷也具有一定的有利作用。在硅鋼中,磷能夠降低鐵損,改善電磁性能。此外,磷還能提高鋼材的抗腐蝕性,無論是大氣、海水還是弱鹼環境,都能起到良好的防護作用。同時,磷還能改善鋼材的切削加工性能,使切削過程更為順暢。
綜上所述,磷在鋼材中的影響具有兩面性。一方面,它可能導致鋼材在低溫下變脆,降低其熱加工和焊接性能;另一方面,它也能通過降低鐵損、提高抗腐蝕性和改善切削加工性能,為鋼材帶來諸多益處。因此,在鋼材的冶煉和加工過程中,需要合理控制磷的含量,以充分發揮其有利作用,同時盡可能減少其不利影響。
2. C、Mn、Si、S、P、Cr、Mo元素在鋼中的作用和熱處理時的影響
1. 碳(C):在鋼中,碳含量的增加會提升其屈服點和抗拉強度,但同時會降低塑性和抗沖擊性。碳含量超過0.23%時,鋼的可焊性會惡化,因此適用於焊接的鋼材通常碳含量不超過0.20%。高碳含量還會降低鋼的耐大氣腐蝕性,使得露天堆場中的高碳鋼更易受到腐蝕;此外,碳會提高鋼的冷脆性和年齡敏感性,導致機械性能的波動。
2. 錳(Mn):錳在鋼中起到良好的脫氧和脫硫作用。它能夠消除或減少由硫引起的熱脆性,從而改善鋼的熱加工性能。錳與鐵形成固溶體,增加了鐵素體和奧氏體的硬度和強度。作為一種碳化物形成元素,錳會進入滲碳體中替代部分鐵原子。它還能降低鋼的臨界轉變溫度,促進珠光體的形成,並提高鋼的淬透性。錳含量不超過2%時,常與其他元素組合用於製造多種合金鋼。
3. 硅(Si):硅可以提高鋼的硬度和強度,其效果僅次於磷,強於錳、鎳、鉻、鎢、鉬和釩。然而,當硅含量超過3%時,鋼的可塑性和韌性會顯著下降。硅還能提高鋼的彈性極限、屈服強度和屈服比,以及疲勞強度和疲勞比,這就是硅或硅錳鋼可用作彈簧鋼的原因。硅還能降低鋼的密度、導熱性和導電性,並促進鐵素體晶粒的粗化。
4. 硫(S):硫在鋼中以易切削的形式存在,可以提高鋼的切削性能。然而,硫也是一種有害元素,因為它會降低鋼的質量和延展性。在高溫下,硫會以FeS的形式存在,導致鋼的熱脆性。因此,硫需要得到適當的控制。
5. 磷(P):磷在鋼中具有固溶強化和冷加工硬化的效果。它可以提高鋼的強度和耐大氣腐蝕性,但會降低其冷沖壓性能。磷與硫和錳結合可以提高鋼的切削性能,適用於易切削鋼。然而,磷也會導致嚴重的偏析和回火脆性,並顯著降低鋼的塑性和韌性。
6. 鉻(Cr):鉻可以提高鋼的淬透性和熱強度,並具有二次硬化效果。它能夠提高高碳鋼的硬度和耐磨性,而不會使鋼變脆。當鉻含量超過12%時,鋼具有良好的高溫抗氧化性和抗氧化介質腐蝕性,是不銹耐酸鋼和耐熱鋼的主要合金元素。
7. 鉬(Mo):鉬能夠提高鋼的淬透性和熱強度,防止回火脆性,提高剩磁和矯頑力以及耐腐蝕性。在淬火和回火鋼中,鉬可以加深和硬化較大截面的部分,提高鋼的回火抗力或回火穩定性。這使得零件在較高溫度下回火時,能更有效地減少殘余應力,提高塑性。