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1. 碳素钢中的杂质有什么影响？

1、碳素钢中的杂质有什么影响？

常存杂质元素对碳钢钢材性能的影响 普通碳素钢除含碳以外，还含有少量锰(Mn)、硅(Si)、硫(S)、磷(P)、氧（O）、氮（N）和氢（H）等元素。

这些元素并非为改善钢材质量有意加入的，而是由矿石及冶炼过程中带入的，故称为杂质元素。

这些杂质对钢性能是有一定影响，为了保证钢材的质量，在国家标准中对各类钢的化学成分都作了严格的规定。 l.硫 硫来源于炼钢的矿石与燃料焦炭。它是钢中的一种有害元素。

硫以硫化铁(FeS)的形态存在于钢中，FeS和 Fe形成低熔点(985℃)化合物。

而钢材的热加工温度一般在1150～1200℃以上，所以当钢材热加工时，由于 FeS化合物的过早熔化而导致工件开裂，这种现象称为“热脆”。

含硫量愈高，热脆现象愈严重，故必须对钢中含硫量进行控制。

高级优质钢：S＜0.02%～0.03%；优质钢：S＜0.03%～0.045%；普通钢：S＜0.055%～0.7%以下。

2.磷 磷是由矿石带入钢中的，一般说磷也是有害元素。

磷虽能使钢材的强度、硬度增高，但引起塑性、冲击韧性显著降低。

特别是在低温时，它使钢材显著变脆，这种现象称#34;冷脆#34;。

冷脆使钢材的冷加工及焊接性变坏，含磷愈高，冷脆性愈大，故钢中对含磷量控制较严。

高级优质钢： P＜0.025%；优质钢： P＜0.04%；普通钢： P＜0.085%。

3.锰 锰是炼钢时作为脱氧剂加入钢中的。由于锰可以与硫形成高熔点(1600℃)的 MnS，一定程度上消除了硫的有害作用。

锰具有很好的脱氧能力，能够与钢中的FeO成为MnO进入炉渣，从而改善钢的品质，特别是降低钢的脆性，提高钢的强度和硬度。

因此，锰在钢中是一种有益元素。

一般认为，钢中含锰量在0.5%～0.8%以下时，把锰看成是常存杂质。技术条件中规定，优质碳素结构钢中，正常含锰量是0.5%～0.8%；而较高含锰量的结构钢中，其量可达0.7%～1.2%。

4.硅 硅也是炼钢时作为脱氧剂而加入钢中的元素。

硅与钢水中的FeO能结成密度较小的硅酸盐炉渣而被除去，因此硅是一种有益的元素。

硅在钢中溶于铁素体内使钢的强度、硬度增加，塑性、韧性降低。

镇静钢中的含硅量通常在0.1%～0.37%，沸腾钢中只含有0.03%～0.07%。由于钢中硅含量一般不超过0.5%，对钢性能影响不大。 5.氧 氧在钢中是有害元素。

它是在炼钢过程中自然进入钢中的，尽管在炼钢末期要加入锰、硅、铁和铝进行脱氧，但不可能除尽。

氧在钢中以FeO、MnO、SiO2、Al2O3等夹杂形式，使钢的强度、塑性降低。

尤其是对疲劳强度、冲击韧性等有严重影响。

6.氮 铁素体溶解氮的能力很低。

当钢中溶有过饱和的氮，在放置较长一段时间后或随后在200～300℃加热就会发生氮以氮化物形式的析出，并使钢的硬度、强度提高，塑性下降，发生时效。

钢液中加入Al、Ti或V进行固氮处理，使氮固定在AlN、TiN或VN中，可消除时效倾向。 7.氢 钢中溶有氢会引起钢的氢脆、白点等缺陷。

白点常在轧制的厚板、大锻件中发现，在纵断面中可看到圆形或椭圆形的白色斑点；在横断面上则是细长的发丝状裂纹。

锻件中有了白点，使用时会发生突然断裂，造成不测事故。因此，化工容器用钢，不允许有白点存在。 氢产生白点冷裂的主要原因是因为高温奥氏体冷至较低温时，氢在钢中的溶解度急剧降低。当冷却较快时，氢原子来不及扩散到钢的表面而逸出，就在钢中的一些缺陷处由原子状态的氢变成分子状态的氢。氢分子在不能扩散的条件下在局部地区产生很大压力，这压力超过了钢的强度极限而在该处形成裂纹，即白点。

碳素钢中的杂质，主要指硫和磷。硫导致钢产生热脆（或者称为红脆），磷则引起钢产生冷脆（或称为低温脆性）。

硫（S）在固态钢中的溶解度极低，S与Fe形成低熔点（1190℃）的FeS，FeS与Fe形成的共晶体熔点更低（989℃），热加工时导致钢件开裂。

磷能提高钢的强度，但使塑性和韧性下降，使钢件在冷加工时产生开裂。

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