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技術(shù)文章

為什么要測試鋼鐵中氧、氮、氫含量?

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  為什么要測試鋼鐵中氧、氮、氫含量?
這就要從氧、氮、氫對鋼鐵產(chǎn)品的危害或作用說起了......
  
  1、氧的危害
  氧和氫一樣,都會對鋼的機(jī)械性能產(chǎn)生不良影響。不僅是氧的濃度,而且含氧的夾雜物的多少、類型及其分布等也有很重要的影響。這類夾雜物是指金屬氧化物、硅酸鹽、鋁酸鹽、含氧硫化物以及類似的夾雜化合物。煉鋼需要脫氧,因?yàn)槟唐陂g,溶液中氧和碳反應(yīng)會生成一氧化碳,可以造成氣泡。另外,冷卻時(shí)氧可以作為FeO、MnO以及其他氧化夾雜物從溶液中析出,從而削弱其熱加工或冷加工性,以及延展性、韌性、疲勞強(qiáng)度和鋼的械加工性能。氧與氮和碳還能引起老化或者硬度在室溫下自發(fā)的增加。對于鑄鐵,當(dāng)鑄塊正凝固時(shí),氧化物與碳可以發(fā)生反應(yīng),因此造成產(chǎn)品的孔隙和產(chǎn)品的脆化。
 
  2、氮的危害或作用
  氮不能一概而論的歸結(jié)為有害氣體元素,因?yàn)橛行┨胤N鋼是有目的的加入氮。所有的鋼均含有氮,其存在量取決于鋼的生產(chǎn)方法,合金元素的種類、數(shù)量及其加入方式,鋼的澆鑄方法,以及是否有目的的加入氮。有些牌號的不銹鋼,適當(dāng)增加N的含量,可以減少Cr的使用量,Cr相對很貴,此方法可以有效降低成本。鋼鐵中的氮大部分是呈金屬氮化物的形態(tài)。例如:在存放一些時(shí)間后,鋼發(fā)生應(yīng)變時(shí)效,就不能被深沖加工(比如深沖加工為汽車保護(hù)板),因?yàn)殇摃霈F(xiàn)撕裂,不能沿各個方向被均勻地拉伸。這是由于晶粒大以及Fe4N沉積在晶粒界面上造成的。
  再如:在不銹鋼中,晶粒界面上形成氮化鉻(Cr2N)會耗盡界面上含有的鉻,并引起
  所謂的粒間腐蝕現(xiàn)象。加入鈦,優(yōu)先形成氮化鈦,就能防止這種有害的影響。
 
  3、氫的危害
  當(dāng)鋼中氫含量大于2ppm時(shí),氫在所謂“鱗片剝落”現(xiàn)象中起重要作用。在滾軋和鍛造后的冷卻過程中出現(xiàn)內(nèi)裂和斷裂現(xiàn)象時(shí),這種剝落現(xiàn)象一般更加明顯,而且在大的斷面或者高碳鋼中更經(jīng)常發(fā)現(xiàn)這種現(xiàn)象。由于內(nèi)應(yīng)力的存在,這種缺陷會造成發(fā)動機(jī)使用過程中大轉(zhuǎn)子發(fā)生崩裂。鑄鐵中氫大于2ppm時(shí),容易出現(xiàn)孔隙或一般的多孔性,這種氫造成的多孔性將造成鐵的脆化。“氫脆”主要出現(xiàn)在馬氏體鋼中,在鐵氧體鋼中不十分突出,而在奧氏體鋼中實(shí)際上尚不清楚。另外,氫脆一般與硬度和含碳量一起增加。
  

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