鋼的質(zhì)量與性能對鍛件影響因素有什么？
文章出處：山西中重重工集團(tuán)
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發(fā)表時(shí)間：2019-10-28 15:44
正確選用材料是承壓設(shè)備安全可靠運(yùn)行的保障與技術(shù)***、經(jīng)濟(jì)合理的體現(xiàn)，也是承壓設(shè)備設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)和難點(diǎn)。
要做到正確選材，關(guān)鍵是掌握和熟悉材料的使用性能與制造工藝性能。前者如強(qiáng)度、塑 性、韌性等力學(xué)性能及耐蝕等特殊性能；后者主要指冷、熱加工性能，特別是焊接與壓力加工性能等。而材料所具有的性能，則決定于其成分和組織。因此，成分、組織、性能與使用是密不可分的。
過程設(shè)備操作工況復(fù)雜，除大多數(shù)承受壓力外，許多還具有高溫、低溫及腐蝕等苛刻的環(huán)境，對設(shè)備用材料往往具有特殊性能要求。因此，涉及的材料品種類型繁多，有鋼、鑄 鐵、有色金屬及非金屬等，但使用***多***普遍的是各種鋼材。故本章僅對承壓設(shè)備，即壓力容器用鋼作簡介。
鋼的質(zhì)量與性能影響因素
化學(xué)成分
鋼中通常含有磷、硫、氮、氫、氧等雜質(zhì)元素。作為雜質(zhì)，這些元素對鋼的性能均產(chǎn)生不利影響。
(1)硫、磷雜質(zhì)
硫和磷是鋼中的主要有害雜質(zhì)，其含量是鋼質(zhì)量優(yōu)劣的重要指標(biāo)。硫是由生鐵及燃料帶入鋼中的雜質(zhì)，硫在鋼中主要以FeS形式存在，F(xiàn)eS會與Fe形成熔點(diǎn)較低的共晶體（熔點(diǎn)為980°C)。當(dāng)鋼在1200°C左右開始進(jìn)行熱加工時(shí)，分布在晶界的低熔點(diǎn)共晶體會發(fā)生溶化而導(dǎo)致開裂，這種現(xiàn)象稱為熱脆。鋼中含有大量硫化物夾雜時(shí)，軋成鋼板后易于造成分層。
硫還對鋼的焊接性能有不良的影響，即容易導(dǎo)致焊接熱裂。同時(shí)，在焊接過程中，硫易于氧化，生成so2氣體，使焊縫產(chǎn)生氣孔和疏松。
磷是煉鋼難以除盡的雜質(zhì)，它可全部溶于鐵素體中，使其強(qiáng)度、硬度提高，但使室溫下鋼的塑性、韌性急劇降低；并使無塑性轉(zhuǎn)變溫度有所升髙，使鋼變脆，這種現(xiàn)象稱為冷脆。 磷的存在也使鋼的焊接性能變壞，引起焊接熱裂紋。
(2)氧、氮、氫微量氣體元素
氧以各種夾雜物形式存在于鋼中，常常是應(yīng)力集中源，對鋼的塑性和韌性很不利，容易 導(dǎo)致時(shí)效、對無塑性轉(zhuǎn)變溫度極為不利。因此為保證鋼的性能，必須嚴(yán)格控制這類夾雜物 數(shù)量、形狀、大小和分布。
氮作合金元素時(shí)可提髙鋼的強(qiáng)度，是有益的。但在不作為合金元素時(shí)它總是作為雜質(zhì)在 鋼中有少量存在，對鋼的性能產(chǎn)生不利影響。對于低碳鋼，F(xiàn)e4N的析出，會導(dǎo)致時(shí)效和藍(lán)脆現(xiàn)象。含微量N的低碳鋼，在冷加 工變形后就會有明顯的時(shí)效現(xiàn)象和缺口敏感性。當(dāng)鋼中含有磷時(shí)，其脆化傾向更大。N含量超過一定限度時(shí)，易在鋼中形成氣泡和疏松，使冷熱加工變得困難。
氫是在冶煉時(shí)由銹蝕或含水爐料進(jìn)入鋼中的。它會使鋼形成很多嚴(yán)重的缺陷，如白點(diǎn)、 點(diǎn)狀偏析、氫脆以及焊接熱影響區(qū)的冷裂紋等。
(3)合金元素
碳是鋼中的主要合金元素。對于壓力容器用碳鋼，大多含碳在0.25%以下。這類鋼隨著含碳量的增加，強(qiáng)度、硬度升髙，而塑性、韌性降低。特別是低溫韌性，會隨著含碳量增加急劇下降，同時(shí)鋼的無塑性轉(zhuǎn)變溫度升髙。碳也是影響焊接性能的主要元素，鋼中含碳量高，其淬硬傾向大，產(chǎn)生焊接冷裂紋的傾向大；同時(shí)碳可促使硫化物形成偏析，故碳也是焊縫金屬內(nèi)熱裂紋的促生元素。因此焊制壓力容器均限用低碳鋼。
鋼是鐵和碳的合金。除碳和存在少量P、S、N、H、O等雜質(zhì)元素處，許多鋼中還有目的地加入合金元素，如Si、Mn、Cr、Ni、Mo、W、V、Ti、Nb、A1等。但合金元素在鋼中的作用和影響十分復(fù)雜，同一種合金元素，在不同鋼中的作用也不同。例如Cr，其在40Cr中的主要作用是提高淬透性，改善鋼的熱處理性能；在12CrMo中是提高熱強(qiáng)性，抑制石墨化傾向；在Crl3型鋼中是提髙耐腐蝕性能，使鋼具有不銹性等。掌握合金元素在不同種類鋼中的作用和影響，是正確選材的基礎(chǔ)。
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