高频焊H型钢中的典型“两面元素”

  铅(Pb)

  铅为银灰色金属,质地柔软,熔点327.5℃,沸点1740℃。高频焊H型钢中含铅极微,因绝大部分铅在冶炼过程中以蒸汽的形式逸出钢液。铅一般以微小的球状形态存在于高频焊H型钢中,易使高频焊H型钢发生偏析。铅能使钢的冲击韧性有较大幅度减低,在通常条件下,铅是被认为对高频焊H型钢有害的元素。

  铅对改善钢的切削加工功能作用比较明显,如最常见的Y15Pb铅钢,已广泛用作制造精密仪表零件、汽车零件、各类机械的重要零件等。欧盟委员会的RoHS(环保合规性)指令修订决议中,明确设定了均质材料中6种有害物质的浓度上限,其中规定铅的含量不得超过1000ppm,这对国内出口高频焊H型钢提出了更高的环保要求。

  锡(Sn)

  锡是大名鼎鼎的”五金”成员之一, 金属锡柔软,易弯曲,熔点231.89℃,沸点2260℃。高频焊H型钢中锡的存在会使钢产生高温脆性,特别是在耐热合金中会大大降低高温力学性能,如高压锅炉管、石油钻采用管等对锡的含量比较敏感。锡还会对高频焊H型钢造成严重偏析,给后期加工造成十分有害影响。

  高频焊H型钢中含有一定量的锡能提高钢的耐腐蚀性。新日铁住友公司(NSSC)已研发出低间隙原子含锡铁素体不锈钢,它以14%Cr含量达到了传统标准中18%Cr不锈钢的耐蚀性。

  砷(As)

  砷,其化合物三氧化二砷被称为砒霜,砷熔点814℃,沸点615℃。砷来源于炼钢原料,冶炼中很难去除,在冶炼过程有所富集并随废钢资源循环使用而逐渐累积,从而恶化高频焊H型钢性能。高频焊H型钢中砷含量的增加会降低钢的冲击韧性,增加钢的脆性,形成严重的偏析,并使疲劳裂纹扩展速度显著增加,并且影响焊接性能,其也是导致热轧板、中板表面微裂纹的诱因之一。

  砷能提高钢的屈服强度和屈服点,增加抗腐蚀和抗氧化性能,如海洋平台用耐蚀钢板10NiCuAs。

  锑(Sb)

  锑,银白色金属,熔点630℃,沸点1635℃。锑会使高频焊H型钢强度降低,脆性增加,如会导致合金钢的回火脆性增加。钢中含有一定量的锑,会提高高频焊H型钢的耐腐蚀性及耐磨性,比如铜-锑系的耐候钢。

  铋(Bi)

  铋,银白色至粉红色的金属,有极其微弱的放射性,熔点271℃。沸点1560℃。铋在冶炼过程中绝大部分以蒸汽的形式逸出,在高频焊H型钢中的含量极微。铋会降低高频焊H型钢的高温强度、塑性及韧性。

  当作为特殊用途在高频焊H型钢中添加少量的铋会显著改善钢的切削加工性能,由于环保的要求,国内很多厂家已开发出Bi易切削钢代替Pb易切削钢,如1215M,1214Bi等。

  小记

  铅(Pb)、锡(Sn)、砷(As)、锑(Sb)、铋(Bi)这五个元素熔点与钢的熔点相比较低,通常都被认为是对高频焊H型钢有害的元素。它们往往共生于一体成团伙,很少单独存在,聚集时会对高频焊H型钢造成严重的偏析,对钢的破坏作用更大。


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