服務(wù)熱線：橢圓形封頭談各元素對(duì)碳素鋼性能的影響
2016年07月31日
滄州五森管道有限公司
壓力管道中除螺栓材料外，橢圓形封頭常用的碳素鋼為含碳量小于0.25%的亞共析鋼，而螺栓材料則常用含碳量為0.25%~0.45%的亞共析鋼。
碳素鋼中，其主要影響元素是碳（C）。除此之外，尚有硅（Si）、硫（S）、氧（O）、磷（P）、砷（As）、銻（Sb）等雜質(zhì)元素。
1、碳（C）在碳素鋼中的作用
從鐵碳合金相圖中可以看出，橢圓形封頭碳素鋼隨含碳量的增加，其組織中的鐵素體量在減少，而滲碳體的量則在增加，從而使得碳素鋼的強(qiáng)度和硬度增加，而塑性、韌性和焊接性能下降。一般情況下，當(dāng)含碳量大于0.25%時(shí)，碳鋼的可焊性開(kāi)始變差，故壓力管道中一般采用含碳量小于0.25%的碳鋼。
含碳量的增加，其球化和石墨化的傾向增加。
2、硅（Si）在碳素鋼中的作用
硅是碳素鋼中的常見(jiàn)元素之一，但它一般不是主加元素，而是用于煉鋼時(shí)的脫氧。硅和氧的親和力僅次于鋁和鈦，而強(qiáng)于錳、鉻和釩，所以在煉鋼過(guò)程為常用的還元?jiǎng)┖兔撗鮿榱吮ＷC碳素鋼的質(zhì)量，除沸騰鋼和半鎮(zhèn)靜鋼外，硅在鋼中的含量不應(yīng)少于0.1%，因此，橢圓形封頭有時(shí)也根據(jù)碳素鋼中是否含硅或含硅的多少來(lái)判斷其脫氧程度。
硅在碳素鋼中不形成碳化物，而是以固溶體的形態(tài)存在于鐵素體或奧氏體中。硅固溶于鐵素體和奧氏體中可起到提高它們的硬度和強(qiáng)度的作用。但硅含量若超過(guò)3%時(shí)，將 地降低鋼的塑性、韌性、延展性和可焊性，并易導(dǎo)致冷脆，對(duì)中、高碳鋼回火時(shí)易產(chǎn)生石墨化。
3、硫（S）、氧（O）在碳素鋼中的作用
硫和氧作為雜質(zhì)元素常以非金屬化合物（如FeS、FeO）型式存在于碳素鋼中，形成非金屬夾雜，從而導(dǎo)致材料性能的劣化，尤其是硫的存在常引起橢圓形封頭材料的熱脆注。硫和磷常是鋼中要控制的元素，并以其含量的多少來(lái)評(píng)定碳素鋼的優(yōu)劣。
注：由于FeS可與鐵形成共晶，并沿晶界分布。Fe- FeS共晶物的熔點(diǎn)為985℃，當(dāng)在1000℃~1200℃溫度下對(duì)
4、磷（P）、砷（As）、銻（Sb）在碳素鋼中的作用
磷、砷和銻是屬于元素周期表中的同一族元素，因此橢圓形封頭三個(gè)元素在鋼中有一些類似的作用。作為雜質(zhì)元素，它們對(duì)提高碳素鋼的抗拉強(qiáng)度有一定的作用，但同時(shí)又都增加鋼的脆性，尤其低溫脆性。磷和砷又都有是造成碳素鋼嚴(yán)重偏析的有害元素。磷對(duì)鋼的焊接性不利，它能增加焊裂的敏感性。
注：由于磷以固溶型式存在于鐵素體中，影響鐵素體的晶格變形，使碳素鋼在常溫下呈現(xiàn)脆性。這種現(xiàn)象常稱為橢圓形封頭冷脆。
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