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1、第四章第四章 铁碳合金铁碳合金4.7 4.7 节节 钢中的杂质元素及钢锭组织钢中的杂质元素及钢锭组织钢中常存杂质元素对钢的影响钢中常存杂质元素对钢的影响锰锰（有益）（有益）：来源：炼钢过程中加的脱氧剂。含量：一般WMn0.8%，但有的情况下控 制在0.81.2%之间。存在形式：固溶于铁素体中或形成合金渗碳 体(Fe、Mn)3C。作用：脱氧除硫，固溶强化。来源：炼钢过程中加的脱氧剂。含量：一般WSi0.5%。存在形式：固溶于铁素体中。作用：显著的固溶强化，但含量较高时，使钢的 塑性、韧性下降较明显。硅硅（有益）（有益）：来源：铁矿石和燃料含量：一般普通碳钢的WS0.055%，优质钢的 WS0.0
2、40%，高级优质钢的WS0.025%。存在形式：形成FeS，而FeS与Fe形成（Fe+FeS）低 熔点共晶组织，其熔点为989。该共晶 组织分布在奥氏体的晶界上，钢的热轧温 度在（8501200）之间。作用：FeS是非金属化合物，脆性大，在低碳钢中能 起到断屑的作用。硫硫（有害（有害热脆）热脆）磷磷（有害（有害冷脆）冷脆）来源：铁矿石和生铁。含量：一般普通碳钢的WP0.045%，优质钢 的WP0.040%，高级优质钢WP0.025%。存在形式：固溶于铁素体起很强的固溶强化作用，但使钢的韧性剧烈降低，同时提高钢的 冷脆转变温度。作用：提高钢的切削加工性能，与铜共存提高钢的 耐蚀性能。氮氮（有害（
3、有害淬火时效和应变时效淬火时效和应变时效变脆变脆）形成原因：淬火时效和应变失效时从铁素体中析出以 氮化铁存在。解决方法：在钢中加入足够量的铝形成氮化铝，氮化铝能细化奥氏体晶粒。氢氢（有害（有害氢脆）氢脆）来源：锈蚀含水的炉料、含有水蒸气的炉气、含氢的 还原性气氛中加热钢材、酸洗及电镀等，氢均 可被钢件吸收。危害：引起氢脆或导致钢材内部产生大量细微裂纹缺 陷（白点）。发裂白点 氧及其它非金属夹杂物的影响氧及其它非金属夹杂物的影响（有害）氧：在钢中的溶解度非常小，几乎全部以氧化物夹 杂的形式存在于钢中（FeO、Al2O3、SiO2、MnO）。夹杂物：FeS、MnS、硅酸盐、氮化物、磷化物等。这 些
4、夹杂强度低，塑性韧性差，对钢的性能都是 危害性的影响，炼钢时都要通过造渣排除掉，严加控制其含量。钢锭的宏观组织和缺陷钢锭的宏观组织和缺陷根据钢中的含氧量和凝固时放出一氧化碳的程度镇静钢沸腾钢半镇静钢 镇静钢：镇静钢：钢液在浇注前用锰铁、硅铁和铝进行充分脱氧，使含氧的质量分数不超过0.01%，以至钢液在凝固时不析出CO，得到比较致密的钢锭。缺陷：缺陷：缩孔、缩松、偏析、气泡等缩孔气泡缩松表层细晶区中心等轴晶区下部椎体 沸腾钢：沸腾钢：沸腾钢是脱氧不完全的钢，在冶炼末期仅添加少量的铝进行度脱氧，使相当数量的氧留在钢液中，其质量分数在0.03%0.07%之间，钢液浇入铸模后，钢中的氧与碳发生反应，析出大量的CO，引起钢液的沸腾。不足不足：成分偏析倾向大，组织不致密，力学性能 不均匀，冲击韧度值较低，时效倾向较大。头部大气泡坚壳带锭心带中心坚固带蜂窝气泡带二次气泡带