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1、氧的危害

鋼材的機(jī)械性能受到氧和氫的不良影響，而且不僅僅是氧的濃度，還有含氧夾雜物的數(shù)量、類型和分布等因素也會(huì)起到重要作用。這些夾雜物包括金屬氧化物、硅酸鹽、鋁酸鹽、含氧硫化物等類似的化合物。因此，在煉鋼過(guò)程中需要進(jìn)行脫氧處理。

在鋼材凝固期間，溶液中的氧和碳會(huì)發(fā)生反應(yīng)生成一氧化碳?xì)馀?，從而產(chǎn)生氣孔。因此，煉鋼過(guò)程需要進(jìn)行脫氧處理來(lái)降低氧含量，以減少氣泡的形成。

此外，在鋼材冷卻過(guò)程中，氧會(huì)與氧化夾雜物如FeO、MnO等析出，從而削弱鋼材的熱加工或冷加工性能，以及延展性、韌性、疲勞強(qiáng)度和加工性能。此外，氧與氮和碳還會(huì)導(dǎo)致鋼材在室溫下老化或自發(fā)增加硬度。

對(duì)于鑄鐵而言，當(dāng)鑄塊凝固時(shí)，氧化物與碳會(huì)發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致產(chǎn)品產(chǎn)生孔隙并變得脆化。

所以了解和控制鋼材中氧含量，處理含氧夾雜物以及進(jìn)行適當(dāng)?shù)拿撗跆幚矸浅Ｖ匾?，這可以改善鋼材的機(jī)械性能和加工性能

2、氮的危害或作用

氮在鋼材中的作用不能簡(jiǎn)單地歸結(jié)為有害氣體元素，因?yàn)槟承┨胤N鋼材是有意加入氮的。鋼材中的氮含量取決于生產(chǎn)方法、合金元素種類和數(shù)量、加入方式、澆鑄方法以及是否有意加入氮等因素。

一些特定牌號(hào)的不銹鋼，適量增加氮的含量可以減少對(duì)昂貴的鉻的使用，從而有效降低成本。鋼材中的氮主要以金屬氮化物的形式存在。舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)鋼材儲(chǔ)存一段時(shí)間后，在應(yīng)變作用下發(fā)生應(yīng)變時(shí)效，就不能進(jìn)行深沖加工（例如用于汽車保護(hù)板） ，因?yàn)殇摬臅?huì)發(fā)生撕裂，無(wú)法均勻地沿各個(gè)方向進(jìn)行拉伸。這是因?yàn)榫ЯｉL(zhǎng)大以及Fe4N在晶界上沉積所致。

另外，不銹鋼中晶界上形成的氮化鉻（Cr2N）會(huì)耗盡界面上的鉻，并引發(fā)粒間腐蝕現(xiàn)象。通過(guò)添加鈦，可以優(yōu)先形成氮化鈦，從而防止這種有害影響的發(fā)生。

因此，氮在鋼材中的作用是復(fù)雜的，不能簡(jiǎn)單地歸結(jié)為有害元素。根據(jù)具體需求，鋼材中的氮含量可以有目的地進(jìn)行調(diào)整，以達(dá)到特定的性能要求，并采取適當(dāng)?shù)拇胧﹣?lái)解決由氮帶來(lái)的負(fù)面影響。

3、氫的危害

當(dāng)鋼材中的氫含量超過(guò)2ppm時(shí)，氫將在所謂的“鱗片剝落”現(xiàn)象中發(fā)揮重要作用。這種剝落現(xiàn)象在滾軋和鍛造后的冷卻過(guò)程中更加明顯，尤其在大斷面或高碳鋼中更為常見(jiàn)。這種缺陷通常會(huì)導(dǎo)致內(nèi)部裂紋和斷裂，特別是在發(fā)動(dòng)機(jī)等大型轉(zhuǎn)子的使用過(guò)程中。高氫含量引起的“氫脆”在鑄鐵中容易形成孔隙或普遍的多孔結(jié)構(gòu)，這種氫引起的多孔性會(huì)導(dǎo)致鐵材變得脆性。需要注意的是，“氫脆”主要在馬氏體鋼中出現(xiàn)，在鐵氧體鋼中不太明顯，而在奧氏體鋼中目前尚不清楚其具體情況。此外，氫脆現(xiàn)象通常與硬度和碳含量一起增加。

因此，當(dāng)鋼材中的氫含量超過(guò)2ppm時(shí)，會(huì)出現(xiàn)一系列問(wèn)題，如鱗片剝落現(xiàn)象、內(nèi)部裂紋和斷裂。在鑄鐵中，高氫含量會(huì)導(dǎo)致孔隙和多孔性的形成，造成鐵材脆性增加。需要特別注意的是，不同鋼材類型對(duì)氫脆的敏感程度有所差異，具體情況取決于鋼材的晶體結(jié)構(gòu)。此外，氫脆現(xiàn)象與硬度和碳含量密切相關(guān)。