磷铁添加到钢中后,会对钢的性能产生以下具体影响:
对力学性能的影响
强度和硬度提高:磷溶于铁素体中,起到固溶强化的作用,随着磷含量的增加,钢的强度和硬度会相应提高。
塑性和韧性下降:磷含量增加会使钢的塑性和韧性显著下降,且温度越低,这种影响越明显。磷在钢中的偏析倾向强烈,其偏析富集会使铁素体晶格严重畸变,是钢材冷脆性显著增大的主要原因。
冷脆性增加:磷在钢中的存在会显著增加钢的冷脆性,尤其是在低温条件下,磷会使钢的延展性和韧性显著降低,增加断裂的风险。
对加工性能的影响
切削加工性改善:磷通常与硫一起添加,可以改善低合金钢的切削加工性。磷在薄钢板轧制中能防止发生粘结。
焊接性能降低:磷使钢材变脆的作用还显著影响钢材的可焊性。高磷钢材在焊接过程中容易出现焊接裂纹和冷裂纹,降低焊接接头的强度和可靠性。
对耐腐蚀性能的影响
耐大气腐蚀性能提高:磷与铜联合使用,可以提高低合金高强度钢的耐大气腐蚀性能。磷可以提高钢材的耐磨性和耐腐蚀性,在低合金钢中可以配合其他合金元素使用。
对磁性能的影响
磁感提高:在弱中磁场下,磷含量高的钢磁感会提高。磷可提高比电阻,且由于容易粗晶而可使矫顽力和涡流损失降低。
对热处理性能的影响
回火脆性增加:大量的磷会增加回火脆化的可能性,并且比硅更有害。磷的存在会降低钢材的可淬性,磷与碳结合可能影响碳化物的形成,改变钢材的淬火特性。
退火效果降低:在退火过程中,磷会增加钢材的退火硬度,并可能影响其退火后的组织稳定性。
对钢的显微组织的影响
形成珠光体:磷元素的存在会促进珠光体的形成,珠光体是由铁素体和渗碳体(Fe₃C)交替排列的组织,其硬度和强度较高,但延展性和韧性较差。
晶界脆化:磷在钢中容易偏析,尤其是在晶界处。磷的偏析会导致晶界脆化,使得钢材在高温或受力情况下容易发生裂纹。