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氮对钢管性能影响

在一般条件下,氮主要危害表现在:

(1)由于Fe4N析出,导致钢材的时效性;

(2)降低钢的冷加工性能;

(3)造成焊接热影响区脆化。

当钢中存在钒、铝、钛、铌等元素时与氮可形成稳定的氮化物,提高钢的强度,对钢性能有利。

在研究钢的脆性时发现,锰可降低钢的脆性敏感性,而氯却增加钢的脆性敏感性。采用不同方法所冶炼的钢的脆化敏感性增加的顺序为:用硅和铝镇静的平炉钢、用铝镇静的平炉钢和半镇静钢、吹氧的沸腾钢或半镇静钢。这表明了在钢中游离氮的重要性。

有关资料介绍,LD转炉钢的氮含量为0.003%~0.006%。电炉钢的氮含量为0.008%~0.0016%。氮在a-Fe中最高溶解度590℃时约为0.1%,室温下降到0.001%以下。当游离氮含量高的钢,从高温下较快冷却时,铁素体将会被饱和。若将此钢在室温下静置,随时间增加,氨将以Fe4N的形式析出,使钢的强度、硬度上升,塑性、韧性下降,即产生时效。

要降低钢的脆性转变温度,就要减小钢中氮含量和硅含量。要采用稳定氮化物元素的晶粒细化剂(Al、v、Ti),尤其是在非晶粒细化钢中,总的氨含量应以最低为佳。而在晶粒细化钢中氦含量应最大,以利于充分形成氮化物,使游离氮含量降下来。

对于高碳钢,钒是能够使钢晶粒细化和弥散强化的元素。通过控制轧制,当游离氮古量为0.008%时,其脆性转变温度FATT为-5℃。而通过常化处理,自由氮含量为0.002%,其脆性转变温度为-45℃。


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