杂质及合金元素对钢的塑性影响

石城

　　钢的高温塑性除与冶金质量和锻造热参数等因素有关外，主要取决于它的化学成分。
　　硫在固溶体中的溶解度极小，在钢中常以FeS的形式存在，FeS与Fe形成低熔点(约985℃)共晶体，分布于晶界，当钢在800～1200℃进行锻造时，会因晶界发生熔化而开裂，呈热脆性，因而限制钢中的硫含量在0.03%以下。
　　磷可溶于铁素体，使钢的强度、硬度提高，但使其塑性、韧性显著下降，尤其在低温时要为严重，即使钢呈现冷脆性。
　　氮可溶于铁素体，当钢快冷后在200～250℃加热时，会有氮化物析出，使钢的硬度、强度上升，塑性、韧性大为下降，即使钢呈现蓝脆性(时效脆性)。
　　氧在钢中形成的氧化物夹杂如MnO,SiO2,Al2O3等，它们的熔点高，硬而脆，其数量、大小及分布情况对钢的塑性有一定影响。而FeO与FeS可形成低熔点(约930℃)共晶体，加剧钢的热脆性。
3 D" G# ~! m4 e0 e/ |2 p( Y& i　　氢含量高的钢锻造时易产生龟裂，并在冷却过程中易形成白点等缺陷。
　　碳在锻造温度范围内，若能全部溶入奥氏体，则对钢的塑性影响不大。只有当钢的含碳量较高时，由于较多渗碳体甚至莱氏体从固溶体中析出，钢的塑性才大为下降。
　　锰在钢中可优先形成MnS(熔点为1620℃)，从而减小钢的热脆性。当锰含量大于0.8%时，作为合金元素，促进晶粒长大，使钢容易产生过热。
: Y! ]/ t3 Q  t0 R; `　　镍在冶炼过程中可提高钢的吸气能力，尤其是吸收氢的能力，促进钢中形成气泡或产生裂纹。镍与钢中的硫易结合形成低熔点共晶体(Ni3S2—Ni)，熔点约为640℃，分布于晶界上，在锻造时引起热脆性。
5 X" G) Z& g4 p( y  A+ F　　铬是铁素体形成元素，铁素体型的高铬钢晶粒长大倾向大，容易产生过热。当含碳量少时，所有的铬钢(一直到30%)塑性都是好的，可以顺利地进行锻造。
　　钨是典型的碳化物形成元素，主要通过它所形成的碳化物起作用，钨对钢塑性的影响视其形成碳化物的数量、大小和分布而定。
　　钒能细化晶粒，在高温下阻止晶粒长大，是一种显著提高钢的高温塑性的元素。但当钒的含量超过它在r—Fe中的溶解度时，将引起晶粒粗化，塑性降低。
　　钼的碳化物在高温下难于溶解，可阻碍晶粒长大，减轻过热倾向。若钼与硫结合形成MoS，因MoS的熔点较低(1100～1200℃)，且其共晶体沿晶界分布呈网状，锻造时容易沿晶界产生裂纹。
- h7 W" P  ^$ O) _! F* Q! _$ C  _　　铜在钢或合金中，若不溶于固溶体时，便成为游离铜，游离铜在高温下沿晶界扩散，当锻造温度高于铜的熔点(1080℃)时，因铜液破坏了晶粒间的连续性，将导致发生裂纹或龟裂。
　　钛与硫形成TiS，其熔点高于FeS，可减轻高硫钢的热脆性。
　　硼被认为是强化和净化晶界的元素，故可提高钢或合金的塑性，但多量的硼易形成FeB，沿晶界析出，降低钢的塑性。
. j2 a& U. o2 T" n* K/ V- |文章关键词： 钢塑性