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氢在碳结钢中能造成很多严重缺陷,如产生白点、点状偏析、氢脆、表面鼓泡和焊缝热影响区内的裂缝等。为保证钢的质量,必须尽可能降低钢中氢的含量。脱氧带入的残余元素如铝,可减小低碳钢的时效倾向,还可以细化晶粒,提高钢在低温下的韧性,但余量不宜过多。由炉料中带入的残余元素如镍、铬、钼、铜等,含量高时可提高钢的淬透性,但对要求具有高塑性的专用钢,如深冲用钢板,则是不利的。加工性能碳素钢大都采用氧气转炉和平炉冶炼,优质碳素钢也采用电弧炉生产。根据炼钢过程脱氧程度的不同,碳素钢可分为镇静钢、沸腾钢和介于两者之间的半镇静钢。冶炼方法对钢的性能影响,主要是通过钢的纯净度而起作用的。人们通过真空处理、炉外精炼和喷吹技术等,都可获得更高纯净度的钢,从而显著改善了碳素钢的品质。
碳结钢外来夹杂是指钢中混入耐火材料、炉渣、钢包渣和模内保护渣等外来物质。外来夹杂的特点是尺寸大,成分结构复杂,分布不规则,具有很大的偶然性。空气对钢水的二次氧化会形成外来夹杂。在炼钢过程中,外来夹杂与内生夹杂往往会形成两者的混合物,具有两者的共同特点,使检验者难以分辨其来源。非金属夹杂按颗粒大小可分为亚显微、显微和大颗粒夹杂三种,其颗粒尺寸分别为<1μm、1~100μm和>100μm。大颗粒夹杂往往出现在钢锭沉淀晶区和皮下位置。连铸钢上弧区有时也发现大颗粒夹杂。按非金属夹杂本身性质,可以分为塑性夹杂和脆性夹杂两种。 1)塑性夹杂在热加工过程中,随金属一起发生变形,如MnS;而脆性夹杂,随热加工金属的变彤发生破碎,如Al2O3。当非金属夹杂熔点特别高时,在钢中一生成就以固态形式存在,这类非金属夹杂物在热加工时既不变形,也不破碎,保持其原来形状,如TiN。对于熔点很低的夹杂,从 结晶母液中排除,此时多沿初生奥氏体晶界呈网状薄膜析出,如FeS。钢中非金属夹杂对钢材的强度、伸长率、韧性和疲劳强度有不同程度的影响。按使用要求,根据中国 非金属夹杂标准评定钢材夹杂级别。钢材中不允许存在严重危害钢材性能的大颗粒夹杂。保证出钢和浇铸系统清洁,采用吹氩、渣洗、喷粉、真空处理等炉外精炼措施及保护浇铸措施,可以减少钢中非金属夹杂。