1. 磷对钢的性能有什么影响
磷在钢中的存在形态主要为Fe3P或Fe2P,这种存在形式对钢材的塑性及韧性产生不利影响,尤其在低温环境下,其韧性下降尤为显著,这种现象被称为“冷脆”。总体而言,磷对钢材性能的危害主要体现在:导致钢材在低温下变脆、调质钢的回火脆性增强、热加工性和焊接性能降低等。
然而,磷也具有一定的有利作用。在硅钢中,磷能够降低铁损,改善电磁性能。此外,磷还能提高钢材的抗腐蚀性,无论是大气、海水还是弱碱环境,都能起到良好的防护作用。同时,磷还能改善钢材的切削加工性能,使切削过程更为顺畅。
综上所述,磷在钢材中的影响具有两面性。一方面,它可能导致钢材在低温下变脆,降低其热加工和焊接性能;另一方面,它也能通过降低铁损、提高抗腐蚀性和改善切削加工性能,为钢材带来诸多益处。因此,在钢材的冶炼和加工过程中,需要合理控制磷的含量,以充分发挥其有利作用,同时尽可能减少其不利影响。
2. C、Mn、Si、S、P、Cr、Mo元素在钢中的作用和热处理时的影响
1. 碳(C):在钢中,碳含量的增加会提升其屈服点和抗拉强度,但同时会降低塑性和抗冲击性。碳含量超过0.23%时,钢的可焊性会恶化,因此适用于焊接的钢材通常碳含量不超过0.20%。高碳含量还会降低钢的耐大气腐蚀性,使得露天堆场中的高碳钢更易受到腐蚀;此外,碳会提高钢的冷脆性和年龄敏感性,导致机械性能的波动。
2. 锰(Mn):锰在钢中起到良好的脱氧和脱硫作用。它能够消除或减少由硫引起的热脆性,从而改善钢的热加工性能。锰与铁形成固溶体,增加了铁素体和奥氏体的硬度和强度。作为一种碳化物形成元素,锰会进入渗碳体中替代部分铁原子。它还能降低钢的临界转变温度,促进珠光体的形成,并提高钢的淬透性。锰含量不超过2%时,常与其他元素组合用于制造多种合金钢。
3. 硅(Si):硅可以提高钢的硬度和强度,其效果仅次于磷,强于锰、镍、铬、钨、钼和钒。然而,当硅含量超过3%时,钢的可塑性和韧性会显著下降。硅还能提高钢的弹性极限、屈服强度和屈服比,以及疲劳强度和疲劳比,这就是硅或硅锰钢可用作弹簧钢的原因。硅还能降低钢的密度、导热性和导电性,并促进铁素体晶粒的粗化。
4. 硫(S):硫在钢中以易切削的形式存在,可以提高钢的切削性能。然而,硫也是一种有害元素,因为它会降低钢的质量和延展性。在高温下,硫会以FeS的形式存在,导致钢的热脆性。因此,硫需要得到适当的控制。
5. 磷(P):磷在钢中具有固溶强化和冷加工硬化的效果。它可以提高钢的强度和耐大气腐蚀性,但会降低其冷冲压性能。磷与硫和锰结合可以提高钢的切削性能,适用于易切削钢。然而,磷也会导致严重的偏析和回火脆性,并显著降低钢的塑性和韧性。
6. 铬(Cr):铬可以提高钢的淬透性和热强度,并具有二次硬化效果。它能够提高高碳钢的硬度和耐磨性,而不会使钢变脆。当铬含量超过12%时,钢具有良好的高温抗氧化性和抗氧化介质腐蚀性,是不锈耐酸钢和耐热钢的主要合金元素。
7. 钼(Mo):钼能够提高钢的淬透性和热强度,防止回火脆性,提高剩磁和矫顽力以及耐腐蚀性。在淬火和回火钢中,钼可以加深和硬化较大截面的部分,提高钢的回火抗力或回火稳定性。这使得零件在较高温度下回火时,能更有效地减少残余应力,提高塑性。