炼钢基本知识

钢铁中微量金属元素的作用：

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1、磷（P）：使钢产生冷脆和降低钢的冲击韧性；但可改善钢的切削性能。

2、硅（Si）：能增加钢的强度、弹性、耐热、耐酸性及电阻系数等。冶炼中的脱氧剂能增加钢的过热和脱碳敏感性。

3、锰（Mm）：能提高钢的强度和硬度及耐磨性。冶炼时的脱氧剂和脱硫剂。

4、铬（Cr）：能增加钢的机械性能和耐磨性，可增大钢的淬火度和淬火后的变形能力。同时又可增加钢的硬度、弹性、抗磁力和抗强力，增加钢的耐蚀性和耐热性等。

5、镍（Ni）：可以提高钢的强度、韧性、耐热性、防腐性、抗酸性、导磁性等。增加钢的淬透性及硬度。

6、钒（V）：可赋于钢的一些特殊机械性能：如提高抗张强度和屈服点，明显提高钢的高温强度。

7、钛（Ti）：可防止和减少钢中气泡的产生，提高钢的硬度、细化晶粒、降低钢的时效敏感性、冷脆性和腐蚀性。

8、铜（Cu）：一般如P、S一样是残留有害元素。Cu的存在会降低钢的机械性能，破坏钢的焊接性能，会使钢在锻轧等加工时产生热脆性。钢中加入一定量的Cu，可提高钢的退火硬度，降低成本。若含Cu 0.15～0.25%时，可使钢的耐大气腐蚀的性能。

9、铝（Al）：（1）低碳结构钢中 0.5～1%的Al有助于增加钢的硬度和强度；（2）铬钼钢和铬钢中含Al可增加其耐磨性；（3）高碳工具钢中Al的存在可使产生淬火脆性。10、钨（W）：可提高钢的蠕变强度，又是钢中碳化物的强促进剂，每1%的W可提高钢的抗张强度和屈服点4＆#215;9.8N/cm²,并使其具有回火稳定性和高温强度。

11、钼（Mo）：可增加钢的强度又不致降低钢的可塑性和韧性，同时又能使钢在高温下具有足够的强度，能改善钢的冷脆性和耐磨性等。

12、钴（Co）：可以提高和改善钢的高温性能，增加其红硬性，提高钢的抗氧化性和耐蚀性能等。

13、铌（Nb）：可使钢的晶粒细化，降低钢的过热敏感性及回火脆性；改善钢的焊接性能，提高耐热钢的强度和抗蚀性等。

14、钽（Ta）：提高钢的质量及机械性能，提高合金的熔点、高温强度、碳化物及γ相的稳定性。

15、锆（Zr）: 冶炼过程中的除氧、硫、磷剂，Zr、Hf能提高钢的强度与硬度，尤其是钢的持久强度及改善钢的焊接性能。

16、稀土（Re）:是很好的脱氧、脱硫剂。能消除或见减弱钢中许多有害元素的影响，改善钢的质量。在不锈耐热钢中加入Re可改善钢的热加工性能，结构钢中加入Re可提高其塑性及韧性。

17、硼（B）：钢中的“维生素“。能成倍地增加淬火性；增加钢的硬度和抗张力；改善钢的焊接性能等。低碳钢中加入0.1～4.5%的B，有吸收中子的功能。

18、钙（Ca）：可以提高钢的强度及切削性能。冶炼过程中的净化剂。（除氧、硫、磷等）。碳（C，carbon）是非金属元素，是炼钢不可缺少的成份，是炼钢时候与铁并存的元素，碳含量越高，硬度就越高，耐磨性能就越好，但韧性和抗腐蚀性能会随着碳含量的增加而降低。铬（Cr，chromium）铬是不锈钢中的抗腐蚀组成成份，马氏体不锈钢铬含量不能低于12.5％，铬含量越高抗腐蚀性能就越好，铬的抗腐蚀机理是铬能与氧在钢的表面形成一层致密的氧化膜（即是钝化膜），这钝化膜是非常稳定的，可以隔绝钢材里其他元素与外界具有腐蚀能力的物质（具有氧化能力的物质，如酸，碱等）的接触从而阻断了腐蚀行为的发生和进行。同时铬能与碳形成高硬度的碳化物（HRC76），是不锈钢中的强化相。

钼（Mo, molybdenum）具有细化钢微观晶粒而达到细晶强化的作用，提高钢的强度，并且能提高钢的回火抗力使回火时减少马氏体的分解，保持硬度。同时能与碳形成高硬度的碳化物（HRC78），是钢中的强化相，同时钼能提高不锈钢在稀硫酸和稀盐酸中的抗腐蚀能力和提高钢材的淬透性(淬透性是以材料在热处理淬火时形成马氏体距离表层的深度来衡量的，深度越深则表示淬透性越好，材料的强度就越高)。

钒（V，vanadium）和钼的作用相似，具有细晶强化和提高回火抗力和提高材料的淬透性的作用，也能和碳形成碳化物，碳化钒的硬度非常高,可达到HRC84，是钢的强化相，提高钢的力学性能。

硫（S，sulfur）和磷（P，phosphor）都是钢中的有害成份，过高的磷和硫含量会导致钢的强度急剧下降，会导致钢材变脆。高级优质钢材（如不锈钢，高级优质碳素钢）必须对磷和硫的含量作严格的控制，如P含量质量分数≤0.035%和S含量质量分数≤0.030％

炼钢工

1 ．氧气转炉吹炼过程控制的目的是什么？

答案：氧气转炉吹炼过程控制的目的是使操作稳定，缩短冶炼时间，降低各种能耗，提高终点命中率，从而达到“高产、优质、低耗和省力”。具体地讲，吹炼控制要求尽可能地形成碱性渣，使降低碳和成渣速度加快。在尽可能少加入辅助材料消耗的条件下，保证钢水充分脱硫、脱磷；吹炼过程中喷溅和溢渣最少，炉龄长，金属收得率高，产品各项指标符合要求，能源消耗少。

2 ．一炉钢的吹炼一般分哪三个阶段？各阶段的脱碳反应有何规律？

答案：一炉钢的吹炼一般根据熔池脱碳特点可分为吹炼初期、中期和末期三个阶段。第一阶段的脱碳速度随吹炼时间几乎成直线增加。虽然这时金属中含碳量很高，有利于碳的氧化反应，但由于吹炼初期熔池温度较低、铁水中硅锰和少量铁的氧化优先于碳的氧化，因此碳的氧化速度尽管随吹炼时间几乎成直线增加，可碳的氧化速度还是很小。随着硅锰含量的下降和熔池温度的升高，脱碳反应加剧进入吹炼中期，此时脱碳反应速度基本恒定，这是因为熔池温度升高时，碳的氧化速度显著地增大，其脱碳速度几乎只取决于供氧强度。当碳的含量降到一定程度后，碳的扩散速度下降了，成为反应的控制环节。特别是当碳降至 0.20% 以下后，碳的氧化速度急剧下降，这时碳的氧化速度与吹炼初期相似，但取决于碳的浓度和扩散速度，并与含碳量成正比。

3 ．脱磷的基本条件是什么？写出化学反应式。

答案：在炼钢条件下， P 不可能被氧直接氧化而去除，只有在经的氧化物 (P2O5) 与 (CaO) 相结合，生成稳定的复杂化合物，才能有效的去除。根据 lgKp ＝ (P2O5)/[P]2(FeO)5(CaO)4 式看出影响因素有： (1) 炉渣碱度：提高 R 可以提高脱 P 效果，但若 R 过高，由于炉渣变粘，不利于脱 P 。 (2)(FeO) 的影响：增加渣中 FeO 含量，提高脱 P 能力。 (3) 温度的影响：脱 P 反应是一个强放热反应，适当降低温度有利于脱 P 。 (4) 渣量：增大渣量可以使钢中 P 含量降低。 (5) 炉渣粘度：脱 P 是钢渣界面反应，降低炉渣粘度有利于脱 P 反应的进行。

2[P] ＋ 5(FeO) ＋ 4(CaO) ＝ (4CaO · P2O5) ＋ 5[Fe]

2[P] ＋ 5(FeO) ＋ 3(CaO) ＝ (3CaO · P2O5) ＋ 5[Fe]