钢的质量与性能对锻件影响因素有什么？
文章出处：山西中重重工集团
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发表时间：2019-10-28 15:44
正确选用材料是承压设备安全可靠运行的保障与技术***、经济合理的体现，也是承压设备设计的基础和难点。
要做到正确选材，关键是掌握和熟悉材料的使用性能与制造工艺性能。前者如强度、塑 性、韧性等力学性能及耐蚀等特殊性能；后者主要指冷、热加工性能，特别是焊接与压力加工性能等。而材料所具有的性能，则决定于其成分和组织。因此，成分、组织、性能与使用是密不可分的。
过程设备操作工况复杂，除大多数承受压力外，许多还具有高温、低温及腐蚀等苛刻的环境，对设备用材料往往具有特殊性能要求。因此，涉及的材料品种类型繁多，有钢、铸 铁、有色金属及非金属等，但使用***多***普遍的是各种钢材。故本章仅对承压设备，即压力容器用钢作简介。
钢的质量与性能影响因素
化学成分
钢中通常含有磷、硫、氮、氢、氧等杂质元素。作为杂质，这些元素对钢的性能均产生不利影响。
(1)硫、磷杂质
硫和磷是钢中的主要有害杂质，其含量是钢质量优劣的重要指标。硫是由生铁及燃料带入钢中的杂质，硫在钢中主要以FeS形式存在，FeS会与Fe形成熔点较低的共晶体（熔点为980°C)。当钢在1200°C左右开始进行热加工时，分布在晶界的低熔点共晶体会发生溶化而导致开裂，这种现象称为热脆。钢中含有大量硫化物夹杂时，轧成钢板后易于造成分层。
硫还对钢的焊接性能有不良的影响，即容易导致焊接热裂。同时，在焊接过程中，硫易于氧化，生成so2气体，使焊缝产生气孔和疏松。
磷是炼钢难以除尽的杂质，它可全部溶于铁素体中，使其强度、硬度提高，但使室温下钢的塑性、韧性急剧降低；并使无塑性转变温度有所升髙，使钢变脆，这种现象称为冷脆。 磷的存在也使钢的焊接性能变坏，引起焊接热裂纹。
(2)氧、氮、氢微量气体元素
氧以各种夹杂物形式存在于钢中，常常是应力集中源，对钢的塑性和韧性很不利，容易 导致时效、对无塑性转变温度极为不利。因此为保证钢的性能，必须严格控制这类夹杂物 数量、形状、大小和分布。
氮作合金元素时可提髙钢的强度，是有益的。但在不作为合金元素时它总是作为杂质在 钢中有少量存在，对钢的性能产生不利影响。对于低碳钢，Fe4N的析出，会导致时效和蓝脆现象。含微量N的低碳钢，在冷加 工变形后就会有明显的时效现象和缺口敏感性。当钢中含有磷时，其脆化倾向更大。N含量超过一定限度时，易在钢中形成气泡和疏松，使冷热加工变得困难。
氢是在冶炼时由锈蚀或含水炉料进入钢中的。它会使钢形成很多严重的缺陷，如白点、 点状偏析、氢脆以及焊接热影响区的冷裂纹等。
(3)合金元素
碳是钢中的主要合金元素。对于压力容器用碳钢，大多含碳在0.25%以下。这类钢随着含碳量的增加，强度、硬度升髙，而塑性、韧性降低。特别是低温韧性，会随着含碳量增加急剧下降，同时钢的无塑性转变温度升髙。碳也是影响焊接性能的主要元素，钢中含碳量高，其淬硬倾向大，产生焊接冷裂纹的倾向大；同时碳可促使硫化物形成偏析，故碳也是焊缝金属内热裂纹的促生元素。因此焊制压力容器均限用低碳钢。
钢是铁和碳的合金。除碳和存在少量P、S、N、H、O等杂质元素处，许多钢中还有目的地加入合金元素，如Si、Mn、Cr、Ni、Mo、W、V、Ti、Nb、A1等。但合金元素在钢中的作用和影响十分复杂，同一种合金元素，在不同钢中的作用也不同。例如Cr，其在40Cr中的主要作用是提高淬透性，改善钢的热处理性能；在12CrMo中是提高热强性，抑制石墨化倾向；在Crl3型钢中是提髙耐腐蚀性能，使钢具有不锈性等。掌握合金元素在不同种类钢中的作用和影响，是正确选材的基础。
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