L'influence des impuretés sur les propriétés de l'acier

En plus du fer, du carbone et des éléments d'alliage, certaines impuretés (telles que le manganèse, le silicium, le soufre, le phosphore, les impuretés non métalliques et certains gaz, tels que l'azote, l'hydrogène, l'oxygène, etc.) seront inévitablement introduites dans l'acier lui-même. dans le processus de fusion. Ces impuretés ont une grande influence sur la qualité de l'acier.

• Lorsque le manganèse existe sous forme d'impureté dans l'acier, il est généralement inférieur à 0.8 %. Il provient de la fonte brute et du ferromanganèse désoxydant comme matières premières pour la fabrication de l'acier. Le manganèse a une bonne capacité de désoxydation et peut former du MNS avec du soufre pour éliminer l'effet nocif du soufre. La plupart de ces produits de réaction entrent dans le laitier et sont éliminés, et une petite partie reste dans l'acier et devient des inclusions non métalliques. De plus, le manganèse peut être dissous dans la ferrite à température ambiante, ce qui a un certain effet de renforcement sur l'acier. Le manganèse peut également être dissous dans la cémentite pour former un alliage de cémentite. Cependant, lorsque le manganèse existe sous forme d'une petite quantité d'impureté, son effet sur les propriétés de l'acier n'est pas significatif.
• Lorsque le silicium existe sous forme d'impureté dans l'acier, il est généralement inférieur à 0.4 %. Il provient également de la fonte brute et du désoxydant. A température ambiante, le silicium peut se dissoudre dans la ferrite et a un certain effet de renforcement sur l'acier. Cependant, lorsque le silicium existe sous forme d'une petite quantité d'impureté, son effet sur les propriétés de l'acier n'est pas significatif.
• Le soufre est l'impureté apportée dans l'acier par la fonte et le combustible. A l'état solide, la solubilité du soufre dans le fer est très faible, mais il existe sous forme de FES dans l'acier. En raison de la mauvaise plasticité du FES, l'acier avec plus de soufre est plus fragile. De plus, FES et Fe peuvent former des eutectiques à bas point de fusion (985 ℃) et se répartir sur le joint de grain de l'austénite. Lorsque l'acier est chauffé à environ 1200 pour un traitement sous pression à chaud, l'eutectique sur le joint de grain a fondu et la liaison entre les grains est détruite, ce qui fait que l'acier se fissure le long du joint de grain pendant le traitement. Ce phénomène est appelé fragilité à chaud. Afin d'éliminer l'effet nocif du soufre, la teneur en manganèse de l'acier doit être augmentée. Le manganèse et le soufre forment préférentiellement du sulfure de manganèse à haut point de fusion (1620 ) et se répartissent en grains sous forme granulaire. Il a certaines propriétés de moulage à haute température, évitant ainsi la fragilité thermique. Le sulfure est une sorte d'inclusion non métallique, qui peut réduire les propriétés mécaniques de l'acier et former une structure fibreuse à chaud pendant le laminage. Par conséquent, le soufre est généralement une impureté nocive. La teneur en soufre de l'acier doit être strictement limitée. Mais l'acier avec plus de soufre peut former plus de MNS. Dans le processus de coupe, le MNS peut jouer le rôle de brise-copeaux et améliorer l'usinabilité de l'acier, qui est le côté favorable du soufre.
• Le phosphore est transporté dans l'acier par la fonte brute. Généralement, tout le phosphore dans l'acier peut être dissous dans la ferrite. Le phosphore a un fort effet de renforcement de la solution, ce qui augmente la résistance et la dureté de l'acier, mais diminue considérablement la plasticité et la ténacité. Cette fragilisation est plus grave à basse température, elle est donc appelée fragilisation à froid. Généralement, il est prévu que la température de transition de fragilisation à froid soit inférieure à la température de travail de la pièce pour éviter la fragilisation à froid. Au cours du processus de cristallisation du phosphore, il est facile de produire une ségrégation intragranulaire, ce qui augmente la teneur en phosphore dans certaines zones, entraînant une augmentation de la température de transition friable à froid, ce qui entraîne une fragilité à froid. La fragilisation à froid est nocive pour les pièces structurelles travaillant dans la zone froide élevée et dans d'autres conditions de basse température. De plus, la ségrégation du phosphore fait également que l'acier forme une structure en bande après laminage à chaud. Par conséquent, en général, le phosphore est également une impureté nocive. La teneur en phosphore de l'acier doit également être strictement contrôlée. Cependant, lorsque la teneur en phosphore est élevée, la fragilité de l'acier de la coque est élevée, il est donc avantageux de fabriquer l'acier de la coque et d'améliorer l'usinabilité de l'acier.
• Inclusions non métalliques dans le processus de fabrication de l'acier, une petite quantité de laitier, de produits réfractaires et de réaction peut pénétrer dans l'acier liquide et former des inclusions non métalliques. Par exemple, les oxydes, sulfures, silicates, nitrures, etc. Ils vont réduire les propriétés mécaniques de l'acier, notamment la plasticité, la ténacité et la limite de fatigue. Lorsqu'il est grave, l'acier se fissurera soudainement pendant le travail à chaud et le traitement thermique ou une fracture fragile. Les inclusions non métalliques favorisent également la formation d'une structure fibreuse à chaud et d'une structure en bandes, ce qui rend le matériau anisotrope. Dans les cas graves, la plasticité transversale n'est que la moitié de la plasticité longitudinale et la ténacité aux chocs est fortement réduite. Par conséquent, le nombre, la forme, la taille et la distribution des inclusions non métalliques doivent être vérifiés pour l'acier important (tel que l'acier à roulement, l'acier à ressort, etc.). De plus, pendant tout le processus de fusion, l'acier est en contact avec l'air, de sorte que certains gaz tels que l'azote, l'oxygène et l'hydrogène sont toujours absorbés dans l'acier liquide. Ils ont également un effet négatif sur la qualité de l'acier.

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