一、碳钢的定义
碳素钢简称碳钢,它是指含碳量大于0.0218%而小于2.11%,且冶炼时不特意加入合金元素的,是最基本的铁碳合金。
碳钢含有少量硅、锰、硫、磷等杂质元素的铁碳合金。碳钢在冶炼时不可避免地含有一些杂质元素,对钢的性能和质量有较大影响。
二、常存杂质元素对碳钢性能的影响
1)硅的影响
来源:生铁和脱氧剂
影响:①残余硅能溶于铁素体,使铁素体强化,提高钢的强度和硬度。
②使钢的液态流动性变好,有利于铸造成型。
含量:硅作为常存元素,其含量一般不超过0.5%。
2)锰的影响
来源:生铁和脱氧剂。
影响:①它能与钢中的硫化合成硫化锰,从而减轻硫的危害作用。
②残余的锰大部分能溶于铁素体,提高钢的强度和硬度 。
含量:一般小于1%。
3)硫的影响
来源:生铁和燃料。
影响:对钢的危害很大。
①它不溶于铁,而以FeS的形式存在,FeS与Fe形成低溶点(985℃)的共晶体,在钢件进行锻造、轧制等热加工时,削弱钢内部分子之间的结合力,导致开裂。称为“热脆”。
②硫还会使钢的强度和韧性降低。
③硫与锰化合成硫化锰,起断屑的作用,可改善切削性。
含量:应严格控制,一般应小于0.050%
4)磷的影响
来源:生铁。
影响:①能全部溶于铁素体,提高钢的强度和硬度;
②使钢在低于100℃时的塑性和韧性急剧下降,这种现象称为“冷脆”。含磷量越高,冷脆越严重;
③含量在0.05%—0.15%,使铁素体脆化,可改善切削性。
④磷还会使钢的焊接性能变坏,在焊接时容易产生裂纹。
含量:一般应小于0.045%。
如:在炮弹钢中,含磷量高,其目的在于提高钢的脆性,增加弹片的碎化程度,提高炮弹的杀伤力。
5)其它气体与非金属夹杂物
氢脆:氢分子—大的气压—白点—氢脆
氮的时效:来不及逸出的氮,放置一段时间后,以氮化物的形式析出,使钢变脆。
氧以氧化物的形式存在于钢中,形成非金属夹杂物,如SiO2、MnO、Al2O3等,降低钢的塑性、冲击韧性和疲劳强度等。
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