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碳结钢元素的影响P会引起钢的“冷脆”。(P在钢中全部溶于α-Fe中,使钢的强度和硬度增高,同时,塑性和韧性显著降低。当钢中含P量达0.3%时,钢完全变脆,这种脆性现象在低温时更为严重。)还降低钢的焊接性能。所以,P在钢中是有害杂质,其含量一般要求不大于0.045%。但是,P能改善钢材的切削性能和耐腐蚀性能。气体的影响氧会降低钢的力学性能,尤其是疲劳强度。对钢无益,越少越好。N会以氮化物的形式析出,增加钢的强度和硬度,但会降低钢的塑性和韧性,使钢变脆。H会使钢的脆性显著增加,称为“氢脆”。H会使钢中产生裂纹,称为“白点”。
碳结钢钢材基体上出现的互不结合的两层结构。分层一般都平行于压力加工表面,在纵、横向断面低倍试片上均有黑线。分层严重时有裂缝发生,在裂缝中往往有氧化铁、非金属夹杂和严重的偏析物质。镇静钢钢锭的缩孔和沸腾钢锭的气囊及尾孔经轧制(锻造)不能焊合产生分层。钢中大型夹杂和严重成分偏析也能产生分层。分层是钢材中不允许存在的缺陷,严重影响钢材的使用。防止分层缺陷的措施有:炼钢方面,要净化钢质,减少偏析、缩孔、气囊和大型非金属夹杂,防止连铸坯产生中间裂纹。轧钢方面,在钢锭加热时要严防内裂,初轧坯要切净缩孔和尾孔。白点在钢材纵、横断面酸浸试片上,出现的不同长度无规则的发纹。它在横向低倍试片上呈放射状、同心圆或不规则分布,多距钢件中心或与表面有一定距离。型钢在横向或纵向断口上,呈圆形或椭圆
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白点多在高碳钢碳结钢,马氏体钢和贝氏体钢中出现。奥氏体钢和低碳铁素体钢一般不出现白点。白点的措施主要是改进冶炼操作,采用真空处理,降低钢水氢含量和采用钢坯(钢材)缓冷工艺。偏析钢材成分的严重不均匀。这种现象不仅包括常见的元素(如碳、锰、硅、硫、磷)分布的不均匀性,还包括气体和非金属夹杂分布的不均匀性。偏析产生的原因是钢水在凝固过程中,由于选分结晶造成的。首先结晶出来的晶核纯度较高,杂质遗留在后结晶的钢水中。因此,结晶前沿的钢水为碳、硫、磷等杂质富集。随着温度降低,杂质凝固在树枝晶间,或形成不同程度的偏析带。此外,随着温度降低,气体在钢水中溶解度下降,在结晶前沿析出并形成气泡上浮,富集杂质的钢水沿上山轨迹形成条状偏析带。由于偏析在钢锭上出现部位不同和在低倍试片上表现出形式各异,偏析可分为方形偏析、“V”、“^”形偏析、点状偏析、中心偏析和晶间偏析等。