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实际使用的钢中，除了含有铁、碳与合金元素外，在冶炼过程中，不可避免地要带入一些杂质（如锰、硅、硫、磷、非金属类杂质以及某些气体，如氮、氢、氧等）。
这些杂质对钢的质量有很大的影响。
1．锰锰在钢中作为杂质存在时，一般均小于0.8％。
它来自作为炼钢原料的生铁及脱氧剂锰铁。
锰有很好的脱氧能力，还能与硫形成MnS，以消除硫的有害作用。
这些反应产物大部分进入炉渣而被除去，小部分残留于钢中成为非金属夹杂物。
此外，在室温下锰能溶于铁素体，对钢有一定强化作用。
锰也能溶于渗碳体中，形成合金渗碳体。
但锰作为少量杂质存在时，它对钢的性能影响不显著。
2．硅硅在钢中作为杂质存在时，一般均小于0.4％，它也来自生铁与脱氧剂。
在室温下硅能溶于铁素体，对钢有一定的强化作用。
但硅作为少量杂质存在时，它对钢的性能影响也不显著。
3．硫硫是由生铁及燃料带入钢中的杂质。
在固态下，硫在铁中的溶解度极小，而是以FeS的形态存在于钢中。
由于FeS的塑性差，使含硫较多的钢脆性较大。
更严重的是，FeS与Fe可形成低熔点（985℃）的共晶体，分布在奥氏体的晶界上。
当钢加热到约1200℃进行热压力加工时，晶界上的共晶体已溶化，晶粒间结合被破坏，使钢材在加工过程中沿晶界开裂，这种现象称为热脆性。
为了消除硫的有害作用，必须增加钢中含锰量。
锰与硫优先形成高熔点（1620℃）的硫化锰，并呈粒状分布在晶粒内，它在高温下具有一定塑造性，从而避免了热脆性。
硫化物是非金属夹杂物，会降低钢的机械性能，并在轧制过程中形成热加工纤维组织。
因此，通常情况下，硫是有害的杂质。
在钢中要严格限制硫的含量。
但含硫量较多的钢，可形成较多的MnS，在切削加工中，MnS能起断屑作用，可改善钢的切削加工性，这是硫有利的一面。
4．磷磷由生铁带入钢中，在一般情况下，钢中的磷能全部溶于铁素体中。
磷有强烈的固溶强化作用，使钢的强度、硬度增加，但塑性、韧性则显著降低。
这种脆化现象在低温时更为严重，故称为冷脆。
钢材疲劳强度的影响因素
钢材疲劳强度是指在循环荷载作用下，钢材所能承受的最大应力值。
疲劳强度的高低直接影响着钢材的使用寿命和安全性能。
那么，影响
钢材疲劳强度的因素有哪些呢？
1.材料的化学成分
钢材的化学成分是影响其疲劳强度的重要因素之一。
一般来说，含碳
量较高的钢材疲劳强度较低，而含硅、锰等元素的钢材疲劳强度较高。
此外，钢材中的夹杂物、氧化物等也会对疲劳强度产生影响。
2.材料的热处理状态
钢材的热处理状态也会影响其疲劳强度。
一般来说，经过正火、淬火
等热处理的钢材疲劳强度较高，而退火状态下的钢材疲劳强度较低。
3.应力水平
钢材的疲劳强度与应力水平密切相关。
在相同的应力水平下，钢材的
疲劳强度越高，其使用寿命也就越长。
因此，在设计和使用钢材时，
应根据实际情况选择合适的应力水平。
4.循环次数
循环次数也是影响钢材疲劳强度的因素之一。
在相同的应力水平下，循环次数越多，钢材的疲劳强度也就越低。
因此，在设计和使用钢材时，应尽量减少循环次数，以延长其使用寿命。
5.工作温度
钢材的工作温度也会影响其疲劳强度。
一般来说，钢材在低温下的疲劳强度较高，而在高温下的疲劳强度较低。
因此，在设计和使用钢材时，应根据实际情况选择合适的工作温度。
综上所述，钢材疲劳强度受多种因素的影响，其中材料的化学成分、热处理状态、应力水平、循环次数和工作温度是比较重要的因素。
在设计和使用钢材时，应根据实际情况选择合适的钢材材料和热处理状态，并合理控制应力水平和循环次数，以延长钢材的使用寿命和提高其安全性能。
非金属夹杂物在钢铁材料中的控制与影响一、引言钢铁是工业和建筑行业的基本材料，因其具有高强度、高韧性、耐腐蚀性和可再生性等优良性能而被广泛应用。
然而，在钢铁制造过程中，夹杂物作为一种不可避免的缺陷，会影响到钢铁的性能和使用寿命，特别是非金属夹杂物。
因此，在钢铁制造过程中，控制和减少非金属夹杂物的含量是一项极为重要的任务。
二、非金属夹杂物及其对钢铁的影响非金属夹杂物是指在钢铁中存在的各种非金属物质，包括氧化物、硫化物、氮化物、碳化物、磷酸盐等。
它们以不同形式存在于钢铁中，如块状、顶状、细球状等，可以对钢铁的性能产生多种影响。
1.机械性能的影响非金属夹杂物对钢铁的机械性能影响的主要表现是降低钢铁的韧性和强度。
当非金属夹杂物的大小和数量达到一定程度时，会对钢铁的塑性和韧性产生显著的负面影响。
2.腐蚀性能的影响非金属夹杂物也会降低钢铁的耐蚀性。
夹杂物与钢铁材料的组成不相同，容易引起钢铁中的局部电位偏移，形成小电池，进而引起钢铁表面的腐蚀和锈蚀。
3.物理性能的影响非金属夹杂物还会对钢铁的物理性能产生影响。
如氧化物夹杂物会降低钢铁的热传导性能和热稳定性能；硫化物夹杂物会导致钢铁的硬化和裂纹等。
三、非金属夹杂物的来源非金属夹杂物主要来源于以下几个方面：1.原材料钢铁制造的原材料中可能会含有各种非金属夹杂物，如氧化物、硫化物、氮化物、碳化物等。
2.生产工艺生产工艺中的加热、冷却、搅拌等过程中容易产生氧化物、硫化物、氮化物等夹杂物。
3.包覆材料包覆材料中的灰尘、毛发、砂石等也可能成为非金属夹杂物的来源。
四、非金属夹杂物的控制钢铁制造中，控制和减少非金属夹杂物的含量是一项极为重要的任务。
下面介绍几种常用的非金属夹杂物控制方法：1.优化原材料正确选择和处理原材料能够有效地控制夹杂物的含量。
如选用低氧含量的铁粉、石墨、硅铁等原材料，可降低氧化物含量。
2.改进制造工艺改进制造工艺是控制夹杂物的重要措施之一。
如优化加热和冷却过程，可减少氧化物、氮化物即其他夹杂物的产生。
钢中非金属夹杂物对质量的影响及控制技术夹杂物概念及分类1内生夹杂物钢在冶炼过程中，脱氧反应会产生氧化物等产物，若这些产物在钢液凝固前未浮出，将留在钢中；Mn+FeO → Fe+MnOSi+2FeO → SiO2+2Fe2Al+3FeO → 3Fe+Al2O3Ti+2FeO → 2Fe+TiO2溶解在钢液中的氧、硫、氮等杂质元素在降温和凝固时，或固溶体中析出，最后留在钢锭中。
内生夹杂物分布比较均匀，颗粒也较小，正确的操作和合理的工艺措施可以减少其数量和改变其成分、大小和分布情况，不过一般是不可避免的。
2外来夹杂物钢在冶炼和浇注过程中悬浮在钢液表面的炉渣、或由炼钢炉、出钢槽和钢包等内壁剥落的耐火材料或其他夹杂物在钢液凝固前未及时清除而留于钢中。
它是金属在熔炼过程中与外界物质接触发生作用产生的夹杂物。
这类夹杂物一般特性是外形不规则，尺寸比较大，也无规律，又称为粗夹杂。
这类夹杂物通过正确的操作是可以避免的。
按化学成分分类按变形能力分类按形态与分布分类A类（硫化物类）：具有高的延展性，有较宽范围形态比的单个灰色夹杂物，一般端部呈圆角。
B类（氧化铝类）：大多数没有变形，带角，形态比小（一般＜3），黑色或带蓝色的颗粒，沿轧制方向排成一行，至少有3个颗粒。
C类（硅酸盐类）：具有高的延展性，有较宽范围形态比（一般≥3）的单个黑色或深灰色夹杂物，一般端部呈锐角。
D类（球状氧化物类）：不变形，带角或圆形的，形态比小（一般＜3），黑色或带蓝色的，无规则分布的颗粒。
Ds类（单颗粒球状类）：圆形或近似圆形，直径≥13μm的胆颗粒夹杂物。
非金属夹杂物对钢性能的影响对使用性能的影响1、疲劳性能↓2、冲击韧性↓塑性↓3、耐腐蚀性↓对于尺寸小于10μm的夹杂物促进组织形核，焊接时组织晶粒长大。
（1）由于加入Nb、V、Ti等合金元素，在连铸、加热过程中都会析出，形核C、N化合物（一种微型夹杂物）（2）钙化处理的硫化物、硅酸盐类以及细小的氧化亚铁可以细化晶核。
S含量对18CrNiMo7-6齿轮钢中夹杂物和疲劳性能的影响尉文超;谢地荣;时捷;王毛球
【期刊名称】《特殊钢》
【年(卷),期】2024(45)1
【摘要】以w[S]为0.002%(低S含量)和0.022%(高S含量)的两种18CrNiMo7-6齿轮钢为研究对象,参照齿轮热处理工艺获得伪渗碳试样,并对其力学性能、显微组织、疲劳性能和夹杂物分布进行了分析表征。
结果表明,两种齿轮钢的强度基本相当,而高S含量试验钢具有更好的塑性和低温冲击韧性,并且其疲劳极限、疲劳寿命均优于低S含量试验钢,疲强比由0.445提高到0.479。
S含量显著影响钢中的夹杂物分布情况:低S含量试验钢中夹杂物以MnS-Oxide为主,数量较少,同时尺寸更大;而高S含量试验钢夹杂物以CaS-MnS-Oxide复合型夹杂物为主,数量提高1倍以上,但尺寸更为细小。
高S含量试验钢采用Ca处理工艺对夹杂物进行改性,夹杂物尺寸明显细化,有利于钢的塑韧性提升,并改善疲劳性能。
【总页数】6页(P111-116)
【作者】尉文超;谢地荣;时捷;王毛球
【作者单位】钢铁研究总院有限公司特殊钢研究院
【正文语种】中文
【中图分类】TF142.3
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18CrNiMo7-6的疲劳性能及其影响因素
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夹杂物分类、来源和降低钢中夹杂物含量的技术措施冶093 孙苏皖099014200摘要：非金属夹杂物降低了钢的塑性、韧性和疲劳寿命，使钢的冷热加工性能乃至某些物理性能变坏，对钢的强度、延伸性、韧性、切削性、抗腐蚀性能、表面光洁度、焊接性能等各方面的性能有着直接的影响。
夹杂物对钢的性能影响的具体程度决定于一系列因素，比如夹杂物的数量、颗粒大小、形态及分布等。
关键词：挡渣出钢；中间包污染；二次氧化；结晶器液面波动一．钢中夹杂物的分类分类方法很多，但常见的有以下四种：1．按来源分类，可分为两类：(1)外来夹杂物：耐火材料、熔渣或两者的反应产物混入钢中并残留在钢中的颗粒夹杂称为外来夹杂。
包括从炉衬或包衬、或从汤道砖、中包绝热板、保护渣进入钢水中的夹杂物（有人还将钢水二次氧化生成的夹杂物包括在内）。
这类夹杂颗粒较大，易于上浮，但在钢中，它们的出现带着偶然性且不规则。
(2)内生夹杂物：在冶炼、浇注和凝固过程中，钢液、固体钢内进行着各种化学反应，对于在冶炼过程中所形成的化合物、脱氧时产生的脱氧产物、或在钢水凝固过程产生的化合物，当这些化合物来不及从钢水中彻底排出而残存在钢中者，叫做内在的非金属夹杂物。
内生夹杂物形成的时间可分为四个阶段：①一次夹杂（原生夹杂）：钢液脱氧反应时生成的脱氧产物；②二次夹杂：在出钢和浇注过程中温度下降平衡移动时生成的夹杂物；③三次夹杂（再生夹杂）：凝固过程中生成的夹杂；④四次夹杂：固态相变时因溶解度变化生成的夹杂。
一般说来外来夹杂物颗粒较大，在钢中比较集中，而内生夹杂物则与此相反。
从组成来看，内生夹杂物可以是简单组成，也可以是复杂组成；可以是单相的，也可以是多相的。
在铸坯凝固以及随后的冷却过程中，夹杂物不仅与钢基体保持平衡，而且夹杂物本身也不断发生改变，例如析出新的化合物以趋于稳定状态。
在轧制或热处理时，每次加热都为夹杂物和钢基体之间趋向平衡提供了条件，在室温下所观察到的夹杂物，实际上是经过了一系列复杂变化的结果。
