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知识大讲堂.第一期——何为“碳钢”?

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在我们的生产过程中,碳钢是较为常见的防爆电器制造原材料。熟悉制造流程的人都有所了解,碳钢是碳素结构钢的简称,具备优秀的焊接性和稳定的冷成形性。今天就来为大家讲一讲,碳素结构钢的一些基本知识,以此加深生产制造人员在生产制造过程中对材质和工艺的理解。

碳钢的定义:
把含碳量小于
2.11%而不含有特意加入合金元素的钢称为碳素钢,简称碳钢。

常存元素对钢性能的影响

碳钢中除铁和碳两个主要元素外,炼钢原料总是存在一定的杂质,而且在冶炼过程还会带入一些杂质,如SiMnPS、非金属夹杂物及氧、氮、氢等气体。它们对钢的性能和质量有一定的影响。

1)锰(Mn)。锰主要来自炼钢脱氧剂。脱氧后残留在钢中的锰可溶于铁素体和渗碳体中,使钢的强度和硬度提高。此外,锰还与硫形成MnS,从而减轻硫对钢的有害作用。所以锰是钢中的有益元素,其含量一般为0.25%0.80%

2)硅(Si)。硅是炼钢后期,以硅铁脱氧剂进行脱氧反应后残留在钢中的元素。硅能溶于铁素体,对钢有一定的强化作用,所以硅是钢中的有益元素。但由于含量少,故其强化作用不大,一般应控制在0.17%0.37%之内。

3)硫(S)。硫是由生铁及燃料带入钢中的有害元素。它在钢中与铁生成化合物FeSFeS与铁形成共晶体(Fe+FeS),熔点低(985)。当钢材加热到10001200进行轧制或锻造时,沿晶界分布的共晶体已经熔化,各晶粒间连接被破坏,导致钢材开裂,这种现象称为热脆性。因此,硫是钢中的有害元素,其含量不得超过0.05%

4)磷(P)。磷是由生铁带入钢中的有害元素。磷部分溶解在铁素体中形成固溶体,部分在结晶时形成脆性很大的化合物Fe3P,使钢在低温下(一般为100以下)的塑性和韧性急剧下降,这种现象称为冷脆性。钢中含磷量达到0.10%时,冷脆性就很严重了。因此,磷是钢中的有害元素,一般钢中含磷量限制在0.04%以下。

5)非金属夹杂物。钢中的非金属夹杂物有氧化物、硫化物和硅酸盐等。这些夹杂物是炼钢反应产生而未能完全排除,或是从炉渣、炉体、铸锭设备等耐火材料中带入的。非金属夹杂物降低钢的强度、塑性,因而夹杂物越少,钢的质量越好。

碳钢的分类

1)按冶炼方法及设备分:a.平炉钢 b.转炉钢 c.电炉钢