关于钢液中的磷杂质

文章来源：admin 添加时间：2021-03-04

关于钢液中的磷杂质
1、磷以何种形式存在于钢中？
磷是钢中常见的杂质元素，以下列形式存在于钢中。
（1) 低熔点化合物存在钢中
磷与铁能形成一系列化合物，其中主要有Fe₂P和Fe₃P。Fe₃P熔点为1160℃，Fe₂P熔点为1365℃。这两个磷化物的稳定性差，随温度下降而分解。常温下为Fe₂P形式存在钢中。
（2) 以溶解状态存在于钢中
磷在钢中溶解度随温度降低而下降。高温时溶解度（γ-Fe)为0. 30%, 室温下溶解度为0.015%。钢在凝固过程中磷富集在树枝状结晶内，形成磷偏析。
　 综上分析，磷在钢中是以低熔点化合物和原子状态分布在晶界上，偏析富集在枝晶区。这种存在形式给钢的加工性能和使用性能造成极大的危害。
2、磷对钢的性能有什么危害？
（1) 降低钢的热塑性
由于磷以低熔点化合物形态存在于钢中，其熔点处于钢的热加工温度区间。因此，降低了钢抵抗变形的能力，在热变形时会产生裂纹。所以，含磷高的钢容易产生锻轧开裂。
（2) 降低钢的高温强度
磷偏析于晶界区，降低了晶界强度。钢的高温强度是通过净化晶界来进行强化。因此，就显著降低了钢的高温强度。
（3) 降低钢的室温韧性
磷在枝晶间的偏析聚集，形成了高含磷的脆性区，使钢的塑性和冲击韧度大大降低。钢的常温韧性随含磷量升高明显下降。
（4) 降低钢的耐蚀性能
在腐蚀性介质中，由于磷沿晶界分布，从而降低了晶界的耐蚀性能，使腐蚀沿晶界发展，从而加速了钢的腐蚀速度。磷对降低不锈钢的耐蚀性能是非常明显的。
3、磷对钢的性能有什么有益作用？
磷作为合金化元素使用时，会起到以下有益作用。
（1) 提高钢的耐磨性能和耐大气腐蚀性能
在低合金硅锰或稀土锰钢中加入0.10%左右的磷可以改善钢的耐磨性能和耐大气腐蚀性能。低合金含磷钢主要用于制造钢轨。
（2) 改善钢的切削性能
在碳素钢中加入0.08%~0.15%的磷，可以改善钢的切削性能，从而可以提高切削速度。例如，Y12和Y12Pb等钢中均含有少量磷。
（3) 增加钢的冷脆性
利用磷能增加钢的冷脆性特点，制造含磷的弹头钢。粉碎性高、杀伤力大。
（4) 提高钢液的流动性
磷可以提高钢液的流动性。在生产薄壁铸件时，适量的磷能提高铸件的质量，减少废品。
4、什么是还原脱磷法？
还原脱磷法是感应炉冶炼时使用的一种重要的脱磷方法。
还原脱磷时，是向脱氧和脱硫良好的钢液中加入专门用于脱磷的合金。合金中所含的元素同钢液中磷形成一种不溶于钢液的磷化物。这种磷化物依靠浮力和电磁搅拌力的作用上浮进入炉渣。将炉渣自炉内除去，达到脱磷的目的。这种脱磷方法是在还原性条件下进行的故称为还原脱磷法。
5、还原脱磷法的基本原理是什么？
钢液进行还原脱磷的反应过程，共分为以下四个步骤。
1) 对钢液进行深度脱氧和脱硫，使钢液中氧、硫含量降至尽可能低的水平， 随后向钢液加入脱磷元素（Me)。
2) 脱磷元素（Me)与钢液中的磷（P)化合形成不溶于钢液的磷化物（Me₃P₂):
3[Me]+2[P]=［Me₃P₂]

1. 脱磷产物磷化物［Me₃P₂]上浮进入炉渣：

［Me₃ P₂]=(Me₃P₂ )
4）将含有脱磷产物（Me₃P₂)的炉渣从炉内清除，初步完成钢液的脱磷过程。由于脱磷产物（Me₃P₂)遇水蒸气会发生分解反应，释放出危害人身健康的有毒气体：
Me₃P₂+3H₂O=3MeO+2PH₃↑
因此，必须对炉渣进行无公害的吹氧氧化处理：
Me₃P₂+4O₂=3MeO·P₂O₅
以上是还原脱磷的全过程物化反应表达式。
6、还原脱磷法有哪几种方式？
按照脱磷剂的使用种类不同，还原脱磷可以分为以下三种方式。
（1) 沉淀脱磷法
如同沉淀脱氧一样，脱磷剂直接插入钢液或加入包中进行脱磷。这种脱磷方式称为沉淀脱磷。沉淀脱磷剂主要采用含钙、镁的中间合金或混合稀土合金等，加入钢液不会引起增碳、增硅等污染化学成分的现象。因此，它适用于对低碳高合金钢液的脱磷，特别适合用于真空感应炉中的脱磷。
（2) 炉渣脱磷法
利用含CaC₂的强还原剂在强还原气氛中，通过渣钢界面处的还原反应进行脱磷，故称其为炉渣脱磷法。由于脱磷炉渣中含有CaC₂, 因此在脱磷过程中会引起钢液增碳。所以这种脱磷方法只限于C质量分数≥1.0%的高碳合金钢的脱磷。
（3) 喷粉脱磷法
将粉状脱磷剂如CaC₂、SiCa、SiCaAl等通过中性气体载体，喷射到钢液内进行脱磷反应，故称其为喷粉脱磷法。该方法要求在中性或还原气氛下作业。喷粉脱磷也存在喷粉剂对钢液的增碳、增硅问题，只适用于高碳、高硅合金钢的脱磷。 【返回】

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