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走進金屬材料:鋼中非金屬夾雜物的成因及影響
     
發布時間:2022.05.13 新聞來源:轉載 瀏覽次數:
 

  在鋼的冶煉﹑出鋼和澆注過程中,鋼液同耐火材料和爐渣相接觸,爐渣被卷入鋼液中(特別是出鋼時),它的顆;烊脘撘褐,這些情況都是難于避免的;烊脘撘褐械哪突鸩牧虾蜖t渣顆粒通過與鋼液起化學反應不斷在成分和結構上發生變化。這些顆粒,不論是剛剛被機械的帶入鋼液中的,還是經歷了相應變化的,一旦被滯留到鋼錠或鑄件中,就變成了鋼中的夾雜物,這樣的夾雜物叫外來夾雜物。

  當某種元素在固相中的溶解度非常小,同時該元素又能同鋼中的其他元素形成化合物時,則這個元素即使在鋼液中的含量不大,在鋼液凝固過程中也會從鋼液中脫溶出來變成化合物并保留在固態鋼中。

  氧和硫屬于這種元素,它們幾乎全部成為氧化物﹑硫化物﹑硅酸鹽等。這些化合物稱為內生夾雜物。內生夾雜物主要來自脫氧后在澆注和凝固過程中所形成的夾雜物顆粒,這些顆粒沒有來得及上浮到鋼液的自由表面而被滯留在鋼錠中。

  1)氧化物:常見的有氧化鋁,是用鋁脫氧時產生的細小難溶、高硬度的脆性夾雜物。它在熱加工過程中被碎化,然后沿加工方向將小顆粒呈帶狀分布,有時幾條帶并列。這些條帶狀氧化物使鋼的疲勞強度顯著降低。

  2)硫化物:在高溫下具有較高的塑性,熱加工時可以隨著變形而延伸。常見的有硫化亞鐵、硫化錳等,硫化物使鋼材的橫向性能顯著降低。

  3)硅酸鹽:在高溫下具有較高的塑性,熱加工時可以沿著加工方向延伸,外形粗糙,呈現紡錘形狀。多為復合性夾雜物。

  4)氮化物:它具有較高的熔點和硬度,在熱加工過程中不變形,在顯微鏡下多呈現方形或者規則的幾何形狀。

  5)點狀不變形夾雜物:它經過熱加工后仍然保持較規則的圓形或者橢圓形。

  在軋制,鍛造或熱處理時,每次加熱都為夾雜物和鋼基體之間以及夾雜物內部各相之間趨近平衡提供了機會。所以室溫下所觀察到的夾雜物,實際上是經過了一系列復雜變化以后的結果。無論哪種冶煉方法煉出的鋼種,總含有或多或少的夾雜物,一般非金屬夾雜物對鋼產生的有害影響主要有以下幾方面:

  1)冷加工和熱處理時,由于夾雜物破壞了鋼組織的連續性,一旦鋼材受拉應力或切應力作用,沿夾雜物分布方向就易破裂。通常,硫化物造成熱脆,而磷化物則造成冷脆。

  2)夾雜物降低鋼的力學性能,尤其是降低其橫向力學性能,使Re.Z,A,AKU值和疲勞強度下降。

  3)夾雜物降低鋼的耐磨性和耐蝕性能,并導致形成帶狀組織。此外,對一些物理性能,如電阻、磁性、膨脹系數等,也產生很大影響。

  4)在熱處理中,由于夾雜物的膨脹系數與基體有著差異,所以易造成應力集中而在淬火時產生裂紋。

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