鋼的質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
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發表時間：2019-10-28 15:44
正確選用材料是承壓設備安全可靠運行的保障與技術***、經濟合理的體現，也是承壓設備設計的基礎和難點。
要做到正確選材，關鍵是掌握和熟悉材料的使用性能與制造工藝性能。前者如強度、塑 性、韌性等力學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。
過程設備操作工況復雜，除大多數承受壓力外，許多還具有高溫、低溫及腐蝕等苛刻的環境，對設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。故本章僅對承壓設備，即壓力容器用鋼作簡介。
鋼的質量與性能影響因素
化學成分
鋼中通常含有磷、硫、氮、氫、氧等雜質元素。作為雜質，這些元素對鋼的性能均產生不利影響。
(1)硫、磷雜質
硫和磷是鋼中的主要有害雜質，其含量是鋼質量優劣的重要指標。硫是由生鐵及燃料帶入鋼中的雜質，硫在鋼中主要以FeS形式存在，FeS會與Fe形成熔點較低的共晶體（熔點為980°C)。當鋼在1200°C左右開始進行熱加工時，分布在晶界的低熔點共晶體會發生溶化而導致開裂，這種現象稱為熱脆。鋼中含有大量硫化物夾雜時，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，即容易導致焊接熱裂。同時，在焊接過程中，硫易于氧化，生成so2氣體，使焊縫產生氣孔和疏松。
磷是煉鋼難以除盡的雜質，它可全部溶于鐵素體中，使其強度、硬度提高，但使室溫下鋼的塑性、韌性急劇降低；并使無塑性轉變溫度有所升髙，使鋼變脆，這種現象稱為冷脆。 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，常常是應力集中源，對鋼的塑性和韌性很不利，容易 導致時效、對無塑性轉變溫度極為不利。因此為保證鋼的性能，必須嚴格控制這類夾雜物 數量、形狀、大小和分布。
氮作合金元素時可提髙鋼的強度，是有益的。但在不作為合金元素時它總是作為雜質在 鋼中有少量存在，對鋼的性能產生不利影響。對于低碳鋼，Fe4N的析出，會導致時效和藍脆現象。含微量N的低碳鋼，在冷加 工變形后就會有明顯的時效現象和缺口敏感性。當鋼中含有磷時，其脆化傾向更大。N含量超過一定限度時，易在鋼中形成氣泡和疏松，使冷熱加工變得困難。
氫是在冶煉時由銹蝕或含水爐料進入鋼中的。它會使鋼形成很多嚴重的缺陷，如白點、 點狀偏析、氫脆以及焊接熱影響區的冷裂紋等。
(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，同時鋼的無塑性轉變溫度升髙。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，產生焊接冷裂紋的傾向大；同時碳可促使硫化物形成偏析，故碳也是焊縫金屬內熱裂紋的促生元素。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。
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