冶金设备与工艺
根据具体的钢种,将钢中的氧含量降低到所需的水平,以保证钢水在凝固时得到合理的凝固组织结构;
使成品钢中非金属夹杂物含量最少,分布合适,形态适宜,以保证钢的各项性能指标,得到细晶结构组织。
常用的脱氧剂有Fe-Mn,Fe-Si,Mn-Si,Ca-Si等合金。
(四)钢中的气体
钢液中的气体会显著降低钢的性能,而且容易造成钢的许多缺陷。钢中气体主要是指氢与氮,它们可以溶解于液态和固态纯铁和钢中。
氢在固态钢中溶解度很小,在钢水凝固和冷却过程中,氢会和CO、N2等气体一起析出,形成皮下气泡中心缩孔、疏松、造成白点和发纹。
钢热加工过程中,钢中含有氢气的气孔会沿加工方向被拉长形成微裂纹,进而引起钢材的强度、塑性、冲击韧性的降低,即发生“氢脆”现象。
在钢材的纵向断面上,呈现出圆形或椭圆形的银白色斑点称之为“白点”,实为交错的细小裂纹。主要原因是钢中的氢在小孔隙中析出的压力和钢相变时产生的组织应力的综合力超过了钢的强度,产生了“白点”。一般白点产生的温度低于2000℃。
钢中的氮是以氮化物的形式存在,它对钢质量的影响体现出双重性。氮含量高的钢种长时间放置,将会变脆,这一现象称为“老化”或“时效”。原因是钢中氮化物的析出速度很慢,逐渐改变着钢的性能。低碳钢产生的脆性比磷还严重。
钢中氮含量高时,在250-4500℃温度范围,其表面发蓝,钢的强度升高,冲击韧性降低,称之为“蓝脆”。氮含量增加,钢的焊接性能变坏。
钢中加入适量的铝,可生成稳定的AlN,能够压抑Fe4N生成和析出,不仅改善钢的时效性,还可以阻止奥氏体晶粒的长大。氮可以作为合金元素起到细化晶粒