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钢铁中的元素(除铁外)可简单分为两大类:五大元素和稀少元素。五大元素即指碳、硅、锰、硫、磷;稀少元素主要指氮、氢、氧等气体元素和合金元素。当然所有元素都可能影响钢料的生产、制造及其性质,元素间也可能彼此影响。另外,某元素对某一钢种有益,但在另外一种
          钢铁中的元素(除铁外)可简单分为两大类:五大元素和稀少元素。五大元素即指碳、硅、锰、硫、磷;稀少元素主要指氮、氢、氧等气体元素和合金元素。当然所有元素都可能影响钢料的生产、制造及其性质,元素间也可能彼此影响。另外,某元素对某一钢种有益,但在另外一种钢种中就可能有害。下面简要介绍下五大元素对钢性能的影响:

1、碳 碳是影响钢的组织和性能的主要元素。在钢中碳主要以渗碳体的形式存在。当钢的含碳量≤1.0%时,随着含碳量的增加,钢的强度和硬度提高,而塑性和韧性不断下降。这是因为在以铁素体(ferrite)为基体的钢中,层片状渗碳体起着强化作用,钢中珠光体(pearlite)含量愈多,则强度和硬度愈高(张万昌,2000)。炼钢厂所生产的极低碳钢(IF钢,Interstitial Free钢),是在炼钢过程中加入铌和钛元素以制约碳元素的形成,这种极低碳钢超深冲性良好,主要用于汽车工业。在冷轧厂中最常见的卷板低碳钢为碳含量0.08%的SAE1008钢种,作为各大产业产品用钢的原料。但是,当钢中含碳量>1.0%以后、钢中出现网状渗碳体,这时钢的硬度虽随着含碳量的增加而不断提高,却导致钢的强度下降。钢中含碳量愈多,渗碳体网愈严重,网的厚度也越大。所以高碳钢的性能硬而脆,仅作工具用。

2、硅 硅是在钢冶炼生产过程中由原料(铁矿石、废钢铁、脱氧剂等)所带入的(王章忠,2001),硅溶于α-Fe中形成固溶体,提高钢的强度和硬度。所以,硅是钢中的有益元素,在钢中硅的含量<0.5%(张万昌,2000)。但是在一般具有无氧化炉(NOF)的连续退火线的热浸镀锌厂中,所使用的低碳钢(冷轧板),其硅成分一般为0.03%max,{zh0}不得超过0.04%,否则钢带进入460℃左右的锌槽之后,无法取得良好的着锌状态。

3、锰 锰是在钢冶炼生产过程中由原料(铁矿石、废钢铁、脱氧剂等)所带入的,锰溶于α-Fe和渗碳体中使钢的强度和硬度提高,此外锰和硫化合成MnS,可以减轻硫对钢的危害,所以锰也是钢中的有益元素(张万昌,2000)。在钢中锰的含量<0.8%。但是在一般具有无氧化炉(NOF)的连续退火线的热浸镀锌厂中,所使用的商业级低碳钢(冷轧板),其锰成分{zh0}不得超过0.35%。但是,高强度低碳钢(如JIS G3101 SS400),其锰成分{zh0}不得超过1.0%。

4、硫 硫是在炼钢时由矿石和燃料带到钢中的,在钢中硫常以FeS形式存在,FeS与铁形成低熔点共晶(熔点985oC),当钢材在轧制或锻造时(加热温度为800-1250oC),沿着晶界分布的低熔点共晶已呈熔融状态,消弱了晶粒之间的连接,会造成钢材开裂。这种现象叫热脆性。它是钢中的有害元素(张万昌,2000)。高炉厂的炼铁、炼钢过程中,在鱼雷车中遵循“高温脱硫、低温脱磷”的原则进行脱硫,使钢中含硫量不超过0.05%。但是在一般具有无氧化炉(NOF)的连续退火线的热浸镀锌厂中,所使用的低碳钢,其硫成分{zh0}不得超过0.035%。

5、磷磷是由矿石和生铁等炼钢原料带入的,它常溶解在α-Fe内形成固溶体,使钢的强度和硬度提高,而塑性和韧性下降,此外,磷在结晶时易形成脆性很大的Fe3P,使钢在室温下的塑性和韧性急剧下降。这种现象称为冷脆性。它也是钢中的有害元素。高炉厂的炼铁、炼钢过程中,在鱼雷车中遵循“高温脱硫、低温脱磷”的原则进行脱磷,使钢中含磷量限制在0.06%以下。但是在一般具有无氧化炉(NOF)的连续退火线的热浸镀锌厂中,所使用的低碳钢,其磷成分{zh0}不得超过0.035%。



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