錳在碳鋼中的含量一般為0.25%~0.80%,在具有較高含錳量的碳鋼中,錳含量可以達到1.2%。在碳鋼中,錳屬于有益元素。對于※鋼來(lái)說(shuō),錳可以提高硅和鋁的脫氧效果,也可以同硫結合形成硫化錳,從而在相當大程度上消除硫在鋼中的有害影響。錳對碳鋼的力學(xué)性能有良好影響,它能提高鋼經(jīng)熱軋后的硬度和強度。在錳含量不高時(shí)錳可以稍微提高或者不降低碳鋼的面縮率和沖擊韌性。
硅的影響
硅在碳鋼中的含量不大于0.5%。硅也是鋼中有益元素。在沸騰鋼中,硅含量很低,硅作為脫氧元素加入到※鋼中。硅增加鋼液的流動(dòng)性。除形成非金屬夾雜物外,硅溶于鐵素體中。但當硅含量超過(guò)一定值時(shí),材料的沖擊韌性明顯下降。
4.硫的影響
一般來(lái)講,硫是有害元素,它主要來(lái)自生鐵原料。硫的較大危害是引起鋼在熱加工時(shí)開(kāi)裂,即產(chǎn)生所謂熱脆,造成熱脆的原因是硫的嚴重偏析,即使在不是很高的含硫量的情況下,也會(huì )出現(Fe+FeS)共晶。一般通過(guò)加入錳來(lái)防止熱脆性。硫通過(guò)形成硫化物夾雜而對鋼的力學(xué)性能發(fā)生影響。硫對鋼力學(xué)性能的影響,不只和含量有關(guān),還和夾雜的大小、形狀以及與基體組織有關(guān)。
5.磷的影響
一般來(lái)說(shuō),磷是有害雜質(zhì)元素。它來(lái)源于礦石和生鐵等煉鋼原料。磷在純鐵中有相當大的溶解度,磷能提高鋼的強度,但范性、韌性降低,特別是使鋼的脆性轉折溫度急劇升高,即提高鋼的冷脆性。在含碳量比較低的鋼中,磷的冷脆危害較小,在這種情況下可以利用磷來(lái)提高鋼的強度,另外,磷能提高抗大氣腐蝕能力,減少熱軋薄板的粘接。
氧的影響
氧在鋼中的溶解度很小,鋼中氧化物以?shī)A雜物形式出現,總的來(lái)說(shuō),含氧量提高,夾雜物就多,鋼板的韌性降低,其他力學(xué)性能如疲勞強度、耐磨性也有不同程度的下降。在煉鋼時(shí)是借氧化把鋼液中的雜質(zhì)元素去掉,因此氧起到積極作用。但它對固態(tài)鋼是有害的。因此,必須脫氧處理。
7.氮的影響
鋼中的氮來(lái)自爐料,同時(shí),在冶煉時(shí)鋼液也從爐氣中吸收氮,氮引起碳鋼的淬火時(shí)效和形變時(shí)效,從而對碳鋼的性能發(fā)生明顯影響。由于時(shí)效作用,鋼的硬度、強度固然升高,但是韌性要降低,尤其是在形變時(shí)效的情況下,范性和韌性的降低比較明顯,對于普通低合金鋼來(lái)說(shuō),時(shí)效現象是有害的,所以氮是有害元素。
向鋼中加入足夠數量的鋁,能形成氮化鋁,可以消除或減弱時(shí)效現象。由于氮化鋁高度彌散,質(zhì)地穩定,可以起到細化晶粒的作用,從這方面講,氮又是有益元素。
8.氫的影響
在冶煉過(guò)程中,鋼液既可以由銹蝕含水的爐料帶入氫,也可以從爐氣中直接吸收氫,鋼材在含氫的還原性保護氣體中加熱時(shí),在酸洗過(guò)程中、在電鍍或電解過(guò)程中都能吸收氫。氫以離子或原子形式溶入液態(tài)或固態(tài)鋼中,溶入固態(tài)鋼中形成間隙固溶體,氫在鋼中是有害元素,溶入鋼中使鋼的范性和韌性降低,引起所謂氫脆;另一方面,當氫從鋼中析出時(shí)造成內部裂紋性質(zhì)的缺陷,鋼材強度越高,氫脆的敏感度越大。
9.鋁的影響
鋁作為脫氧元素加入鋼中,加入鋼液中的鋁部分與氧結合形成Al2O3或含有Al2O3的各類(lèi)夾雜物。鋁除了能起到脫氧作用外,鋁和氮結合所形成的彌散的AIN粒子能起到阻止奧氏體晶粒長(cháng)大的作用。因此,必須保證鋼中有一定量的酸溶鋁。
10.其他殘留元素的影響
11.由廢鋼或礦石帶入碳鋼中的還有一些元素,常見(jiàn)的有銅、鎳、鉻等,為使各類(lèi)碳鋼的性能波動(dòng)范圍不致過(guò)大,它們的含量都有一定的限制。但這些元素的存在一定程度上會(huì )提高熱軋的強度。