服務熱線：橢圓形封頭談各元素對碳素鋼性能的影響
2016年07月31日
滄州五森管道有限公司
壓力管道中除螺栓材料外，橢圓形封頭常用的碳素鋼為含碳量小于0.25%的亞共析鋼，而螺栓材料則常用含碳量為0.25%~0.45%的亞共析鋼。
碳素鋼中，其主要影響元素是碳（C）。除此之外，尚有硅（Si）、硫（S）、氧（O）、磷（P）、砷（As）、銻（Sb）等雜質元素。
1、碳（C）在碳素鋼中的作用
從鐵碳合金相圖中可以看出，橢圓形封頭碳素鋼隨含碳量的增加，其組織中的鐵素體量在減少，而滲碳體的量則在增加，從而使得碳素鋼的強度和硬度增加，而塑性、韌性和焊接性能下降。一般情況下，當含碳量大于0.25%時，碳鋼的可焊性開始變差，故壓力管道中一般采用含碳量小于0.25%的碳鋼。
含碳量的增加，其球化和石墨化的傾向增加。
2、硅（Si）在碳素鋼中的作用
硅是碳素鋼中的常見元素之一，但它一般不是主加元素，而是用于煉鋼時的脫氧。硅和氧的親和力僅次于鋁和鈦，而強于錳、鉻和釩，所以在煉鋼過程為常用的還元劑和脫氧劑。為了保證碳素鋼的質量，除沸騰鋼和半鎮靜鋼外，硅在鋼中的含量不應少于0.1%，因此，橢圓形封頭有時也根據碳素鋼中是否含硅或含硅的多少來判斷其脫氧程度。
硅在碳素鋼中不形成碳化物，而是以固溶體的形態存在于鐵素體或奧氏體中。硅固溶于鐵素體和奧氏體中可起到提高它們的硬度和強度的作用。但硅含量若超過3%時，將 地降低鋼的塑性、韌性、延展性和可焊性，并易導致冷脆，對中、高碳鋼回火時易產生石墨化。
3、硫（S）、氧（O）在碳素鋼中的作用
硫和氧作為雜質元素常以非金屬化合物（如FeS、FeO）型式存在于碳素鋼中，形成非金屬夾雜，從而導致材料性能的劣化，尤其是硫的存在常引起橢圓形封頭材料的熱脆注。硫和磷常是鋼中要控制的元素，并以其含量的多少來評定碳素鋼的優劣。
注：由于FeS可與鐵形成共晶，并沿晶界分布。Fe- FeS共晶物的熔點為985℃，當在1000℃~1200℃溫度下對
4、磷（P）、砷（As）、銻（Sb）在碳素鋼中的作用
磷、砷和銻是屬于元素周期表中的同一族元素，因此橢圓形封頭三個元素在鋼中有一些類似的作用。作為雜質元素，它們對提高碳素鋼的抗拉強度有一定的作用，但同時又都增加鋼的脆性，尤其低溫脆性。磷和砷又都有是造成碳素鋼嚴重偏析的有害元素。磷對鋼的焊接性不利，它能增加焊裂的敏感性。
注：由于磷以固溶型式存在于鐵素體中，影響鐵素體的晶格變形，使碳素鋼在常溫下呈現脆性。這種現象常稱為橢圓形封頭冷脆。
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