20140221金属工艺学绪论第一章2.ppt

炼钢原理与工艺 第一章 炼钢学概述 第一节 概述 第二节 炼钢的任务及钢的分类 第一节 概述 钢与生铁的区别： 首先是碳的含量，理论上一般把碳含量＜2.11%称之钢，它的熔点一般在1450-1500℃，而生铁的熔点一般在1150-1250℃。 钢的应用前景 钢具有很好的物理化学性能与力学性能，可进行拉、压、轧、冲、拔等深加工，其用途十分广泛； 用途不同对钢的性能要求也不同，从而对钢的生产也提出了不同的要求。 石油、化工、航天航空、交通运输、农业、国防等许多重要的领域均需要各种类型的大量钢材，我们的日常生活更离不开钢。 总之，钢材仍将是21世纪用途最广的结构材料和最主要功能材料。 新中国成立后，特别是改革开放以来，我国的钢铁事业得到迅速发展，1980年钢产量达到3712万吨，1990年达到6500万吨，1996年首次突破1亿吨大关，成为世界第一产钢大国，2005年产量达到3.4亿吨，占世界产量的1/3。 可以这样讲，我国的钢铁工业对世界产生了重要影响，我国不仅是产钢大国，而且已经开始迈入钢铁强国的行列。 第二节 炼钢的任务及钢的分类 炼钢的基本任务是脱碳、脱磷、脱硫、脱氧，去除有害气体和非金属夹杂物，提高温度和调整成分。 归纳为： “四脱”（碳、氧、磷和硫） “二去”（去气和去夹杂） “二调整”（成分和温度） 采用的主要技术手段为：供氧，造渣，升温，加脱氧剂和合金化操作。 一、钢中的磷 对于绝大多数钢种来说磷是有害元素。钢中磷的含量高会引起钢的 “冷脆”，即从高温降到0℃以下，钢的塑性和冲击韧性降低，并使钢的焊接性能与冷弯性能变差。 磷是降低钢的表面张力的元素，随着磷含量的增加，钢液的表面张力降低显著，从而降低了钢的抗裂性能。 不同用途的钢对磷的含量有严格要求： 非合金钢中普通质量级钢[P]≤0.045%； 优质级钢 [P]≤0.035%； 特殊质量级钢 [P]≤0.025%； 有的甚至要求 [P]≤0.010%。 有些钢种:炮弹钢，耐腐蚀钢需加P元素。 二、钢中的硫 硫对钢的性能会造成不良影响，钢中硫含量高，会使钢的热加工性能变坏，即造成钢的“热脆”性。 当钢中的[S]＞0.020%时，发生“热脆”现象。 如果钢中的氧含量较高，更加剧了钢的“热脆”现象的发生。 硫还会明显降低钢的焊接性能，引起高温龟裂，并在焊缝中产生气孔和疏松，从而降低焊缝的强度。硫含量超过0.06%时，会显著恶化钢的耐蚀性。 不同钢种对硫含量有严格的规定： 非合金钢中普通质量级钢[S]≤0.045% 优质级钢 [S]≤0.035%， 特殊质量级钢 [S]≤0.025% 三、钢中的氧 在吹炼过程中，向熔池供入了大量的氧气，到吹炼终点时，钢水中含有过量的氧，即钢中实际氧含量高于平均值。 如不脱氧，在出钢、浇铸中，温度降低，氧溶解度降低，促使碳氧反应，钢液剧烈沸腾，使浇铸困难，得不到正确凝固组织结构的连铸坯。 钢中氧含量高，还会产生皮下气泡，疏松等缺陷，并加剧硫的热脆作用。在钢的凝固过程中，氧将会以氧化物的形式大量析出，会降低钢的塑性，冲击韧性等加工性能。 四、钢中的气体 钢液中的气体会显著降低钢的性能，而且容易造成钢的许多缺陷。钢中气体主要是指氢与氮，它们可以溶解于液态和固态纯铁和钢中。 氢在固态钢中溶解度很小，在钢水凝固和冷却过程中，氢会和CO、N2等气体一起析出，形成皮下气泡中心缩孔、疏松、造成白点和发纹。 钢热加工过程中，钢中含有氢气的气孔会沿加工方向被拉长形成发裂，进而引起钢材的强度、塑性、冲击韧性的降低，即发生“氢脆”现象。 在钢材的纵向断面上，呈现出圆形或椭圆形的银白色斑点称之为“白点”，实为交错的细小裂纹。主要原因是钢中的氢在小孔隙中析出的压力和钢相变时产生的组织应力的综合力超过了钢的强度，产生了“白点”。一般白点产生的温度低于2000C。 钢中的氮是以氮化物的形式存在，它对钢质量的影响体现出双重性。氮含量高的钢种长时间放置，将会变脆，这一现象称为“老化”或“时效”。原因是钢中氮化物的析出速度很慢，逐渐改变着钢的性能。低碳钢产生的脆性比磷还严重。 钢中氮含量高时，在250-4500C温度范围，其表面发蓝，钢的强度升高，冲击韧性降低，