04 金属材料热处理 第四章 铁碳合金 教案(8)

湖南工学院金属材料热处理教案。

二、杂质元素及其影响

1．锰的影响：锰是作为脱氧去硫的元素加人钢中的，在碳钢中锰属于有益元素。对镇静钢(冶炼时用强脱氧剂硅和铝脱氧的钢)，锰可以提高硅和铝的脱氧效果。作为脱硫元素，锰和硫形成硫化锰，在相当大程度上消除了硫的有害影响。

2．硅的影响：硅在碳钢中含量小于0.50％．也是钢中的有益元素。在沸腾钢(以锰为脱氧剂的钢)中硅含量很低(小于0.05％)，在镇静钢中，硅作为脱氧元素，含量较高(0.12％—0.37％)．硅增大钢液的流动性。硅除形成夹杂物外还溶于铁素体中，提高钢的强度而塑性韧性下降不明显。但硅含量超过0.8％—1.0％时钢的塑性和韧性显著下降。

3．硫的影响：硫是钢中的有害元素，它是炼钢中不能除尽的杂质。硫在固态铁中溶解度极小，它能与铁形成低熔点(1190℃)的FeS。FeS+Fe共晶体的熔点更低(989℃)。这种低熔点的共晶体一般以离异共晶的形式分布在晶界上。在对钢进行热加工(锻造、轧制)时，加热温度常在1000℃以上，这时晶界上的FeS+Fe共晶熔化，导致热加工时钢的开裂。这种现象称为钢的“热脆”或“红脆”。一般用锰来脱硫。锰与硫的亲和力比铁与硫的大，优先形成硫化锰，减少硫化铁。硫化锰熔点高(1600℃)，高温下有一定塑性，不会使钢产生热脆。

4．磷的影响：磷能使钢的脆性转变温度急剧升高，即提高了钢的冷脆(低温脆性)。

5．氮的影响：长期以来，习惯把氮看作钢中的有害杂质。当含氮较高的钢自高温快冷，铁素体中的溶氮量达到过饱和。如果将此钢材冷变形后在室温放置或稍为加温时，氮将以氮化物的形式沉淀析出，这使低碳钢的强度、硬度上升而塑性韧性下降。这种现象叫机械时效或应变时效，对低碳钢的性能不利。

6．氢的影响：氢对钢的危害表现在两个方面，一是氢溶人钢中使钢的塑性和韧性降低引起所谓“氢脆”；一是当原子态氢析出(变成分子氢)的造成内部裂纹性质的缺陷。白点是这类缺陷中最突出的一种。具有白点的钢材其横向试面经腐蚀后可见丝状裂纹(发纹)。纵向断口则可见光滑的银白色的斑点，形状接近圆形或椭圆，直径一般在零点几毫米至几毫米或更大。具有白点的钢一般是不能使用的。

7. 氧的影响：氧在钢中的溶解度很小，几乎全部以氧化物形式存在，而且往往形成复合氧化物或硅酸盐。这些非金属夹杂物的存在，会使钢的性能下降，影响程度与夹杂物的大小数量、分布有关。