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1、硫磷對鋼材的影響1．硫硫是由生鐵及燃料帶入鋼中的雜質(zhì)。在固態(tài)下，硫在鐵中的溶解度極小，而是以FeS的形態(tài)存在于鋼中。由于FeS的塑性差，使含硫較多的鋼脆性較大。更嚴(yán)重的是，F(xiàn)eS與Fe可形成低熔點(diǎn)（985℃）的共晶體，分布在奧氏體的晶界上。當(dāng)鋼加熱到約1200℃進(jìn)行熱壓力加工時(shí)，晶界上的共晶體已溶化，晶粒間結(jié)合被破壞，使鋼材在加工過程中沿晶界開裂，這種現(xiàn)象稱為熱脆性。為了消除硫的有害作用，必須增加鋼中含錳量。錳與硫優(yōu)先形成高熔點(diǎn)（1620℃）的硫化錳，并呈粒狀分布在晶粒內(nèi)，它在高溫下具有一定塑造性，從而避免了
2、熱脆性。硫化物是非金屬夾雜物，會(huì)降低鋼的機(jī)械性能，并在軋制過程中形成熱加工纖維組織。因此，通常情況下，硫是有害的雜質(zhì)。在鋼中要嚴(yán)格限制硫的含量。但含硫量較多的鋼，可形成較多的MnS，在切削加工中，MnS能起斷屑作用，可改善鋼的切削加工性，這是硫有利的一面。2．磷磷由生鐵帶入鋼中，在一般情況下，鋼中的磷能全部溶于鐵素體中。磷有強(qiáng)烈的固溶強(qiáng)化作用，使鋼的強(qiáng)度、硬度增加，但塑性、韌性則顯著降低。這種脆化現(xiàn)象在低溫時(shí)更為嚴(yán)重，故稱為冷脆。一般希望冷脆轉(zhuǎn)變溫度低于工件的工作溫度，以免發(fā)生冷脆。而磷在結(jié)晶過程中，由于容易
3、產(chǎn)生晶內(nèi)偏析，使局部地區(qū)含磷量偏高，導(dǎo)致冷脆轉(zhuǎn)變溫度升高，從而發(fā)生冷脆。冷脆對在高寒地帶和其它低溫條件下工作的結(jié)構(gòu)件具有嚴(yán)重的危害性，此外，磷的偏析還使鋼材在熱軋后形成帶狀組織。因此，通常情況下，磷也是有害的雜質(zhì)。在鋼中也要嚴(yán)格控制磷的含量。但含磷量較多時(shí)，由于脆性較大，在制造炮彈鋼以及改善鋼的切削加工性方面則是有利的。硫磷氮氧對鋼材性能有何影響非金屬夾雜物對鋼的強(qiáng)度、塑性、斷裂韌性、切削、疲勞、熱脆以及耐蝕等性能有很大影響。一般認(rèn)為，夾雜物的成分、數(shù)量、形狀、分布以及在基體中的空間分布等影響鋼的性能。S.R
4、uddnik[26]指出，只有當(dāng)非金屬夾雜物的尺寸小于1μm，且其數(shù)量少、夾雜物彼此之間的距離大于10μm時(shí)，才不會(huì)對材料的宏觀性能造成影響。當(dāng)然，不同鋼種用途不同，對夾雜物的要求也不一樣，例如，不同鋼種和不同受力狀態(tài)時(shí)，夾雜物對性能無害的臨界尺寸是不同的。（1）非金屬夾雜物對鋼的強(qiáng)度影響夾雜物對鋼的強(qiáng)度的影響與顆粒尺寸密切相關(guān)。通過在燒結(jié)鐵中加入不同尺寸（0.01－35μm）、形狀（球形和棱角的）、比例（0－8%）的氧化鋁顆粒進(jìn)行試驗(yàn)得出[26]：室溫下，氧化鋁顆粒超過1μm時(shí)，使屈服強(qiáng)度和抗張強(qiáng)度降低；當(dāng)
5、夾雜物的含量很低時(shí)，對屈服強(qiáng)度的降低特別敏感。長谷川正義[27]向澆注的鋼流中噴射高熔點(diǎn)氧化物，研究了不同的氧化物顆粒直徑，體積比對常溫抗張強(qiáng)度的影響，結(jié)果表明：無論噴射氧化鋁或氧化鋯試樣，屈服和抗張強(qiáng)度都隨粒子體積比的增大而升高。另外，金屬斷裂時(shí)，裂紋不僅在基體中形成，而且也經(jīng)常在夾雜物中形成，造成鋼的斷裂，Smith提出邊界夾雜物開裂的強(qiáng)度斷裂理論[28]。（2）非金屬夾雜物對鋼的塑性影響通常夾雜物對鋼材的縱向延性影響不大，而對橫向延性的影響卻很顯著。研究表明，高強(qiáng)度鋼的橫向斷面收縮率隨夾雜物總量的增加而
6、降低。夾雜形狀對對橫向延性的影響更為顯著，隨著帶狀?yuàn)A雜物的增加，橫向斷面收縮率明顯降低，這種帶狀?yuàn)A雜物主要是硫化物。Funnell等[29]研究指出，夾雜物對鋼的高溫延性有很大影響，低碳鋼在奧氏體區(qū)延性大大降低，其原因是細(xì)小的第二相析出物（如AlN、TiN、Nb(C,N)等）能有效釘扎奧氏體晶界，從而降低延性。（3）非金屬夾雜物對鋼的斷裂韌性影響文獻(xiàn)[30,31]中指出，S及硫化物的含量增加降低鋼的各種韌性指標(biāo)，鋼的斷裂韌性隨著夾雜物數(shù)量或長度的增加而下降。曾光廷等[31]研究了硫化物和氮化物夾雜對鋼的斷裂韌
7、性的影響，并與Krafft模型計(jì)算值進(jìn)行了比較，結(jié)果得出：對斷裂韌性的危害由小到大依次為VN→TiS→AlN→NbN→ZrN→Al2S3→CeS→MnS；夾雜物含量與斷裂韌性大小呈線性反比關(guān)系，TiS對斷裂韌性沒有影響。一些研究工作討論了夾雜物作為裂紋根源的作用問題[29]，研究證明，鋼中的脆性夾雜物由于與鋼基體的熱膨脹系數(shù)不同，在夾雜物周圍容易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。李代鍾[30]認(rèn)為，為使鋼材具有良好的韌性和使韌性各向異性盡可能降低，對夾雜物的要求是：①夾雜物的體積分?jǐn)?shù)盡可能低；②夾雜物分布均勻；③夾雜物要有緊湊的外
8、形；④夾雜物的硬度最好為鋼基體的兩倍，以使夾雜物在熱加工時(shí)變形最小。碳，硅，錳，磷，硫還有礬等對鋼鐵的影響和作用是碳（C）：是對鋼的性能影響最大的基本元素。不同的碳含量依據(jù)鋼中雜質(zhì)元素含量和軋后冷卻條件的不同對于鋼的性能影響是不同的，隨著鋼中碳含量的增加，碳鋼在熱軋狀態(tài)下的硬度直線上升，塑性和韌性降低。在亞共析范圍內(nèi)，碳對抗拉強(qiáng)度的影響是，隨著碳含量增加，抗拉強(qiáng)度不斷提高，超過共析范圍后，抗拉強(qiáng)度隨
