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鉛為銀灰色金屬,質(zhì)地柔軟,熔點(diǎn)327.5℃,沸點(diǎn)1740℃。鋼材中含鉛極微,因絕大部分鉛在冶煉過(guò)程中以蒸汽的形式逸出鋼液。鉛一般以微小的球狀形態(tài)存在于鋼材中,易使鋼材發(fā)生偏析。鉛能使鋼的沖擊韌性有較大幅度減低,在通常條件下,鉛是被認(rèn)為對(duì)鋼材有害的元素。
鉛對(duì)改善鋼的切削加工功能作用比較明顯,如最常見(jiàn)的Y15Pb鉛鋼,已廣泛用作制造精密儀表零件、汽車零件、各類機(jī)械的重要零件等。歐盟委員會(huì)的RoHS(環(huán)保合規(guī)性)指令修訂決議中,明確設(shè)定了均質(zhì)材料中6種有害物質(zhì)的濃度上限,其中規(guī)定鉛的含量不得超過(guò)1000ppm,這對(duì)國(guó)內(nèi)出口鋼材提出了更高的環(huán)保要求。
錫(Sn)
錫是大名鼎鼎的"五金"成員之一, 金屬錫柔軟,易彎曲,熔點(diǎn)231.89℃,沸點(diǎn)2260℃。鋼材中錫的存在會(huì)使鋼產(chǎn)生高溫脆性,特別是在耐熱合金中會(huì)大大降低高溫力學(xué)性能,如高壓鍋爐管、石油鉆采用管等對(duì)錫的含量比較敏感。錫還會(huì)對(duì)鋼材造成嚴(yán)重偏析,給后期加工造成十分有害影響。
鋼材中含有一定量的錫能提高鋼的耐腐蝕性。新日鐵住友公司(NSSC)已研發(fā)出低間隙原子含錫鐵素體不銹鋼,它以14%Cr含量達(dá)到了傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)中18%Cr不銹鋼的耐蝕性。
砷(As)
砷,其化合物三氧化二砷被稱為砒霜,砷熔點(diǎn)814℃,沸點(diǎn)615℃。砷來(lái)源于煉鋼原料,冶煉中很難去除,在冶煉過(guò)程有所富集并隨廢鋼資源循環(huán)使用而逐漸累積,從而惡化鋼材性能。鋼材中砷含量的增加會(huì)降低鋼的沖擊韌性,增加鋼的脆性,形成嚴(yán)重的偏析,并使疲勞裂紋擴(kuò)展速度顯著增加,并且影響焊接性能,其也是導(dǎo)致熱軋板、中板表面微裂紋的誘因之一。
砷能提高鋼的屈服強(qiáng)度和屈服點(diǎn),增加抗腐蝕和抗氧化性能,如海洋平臺(tái)用耐蝕鋼板10NiCuAs。
銻(Sb)
銻,銀白色金屬,熔點(diǎn)630℃,沸點(diǎn)1635℃。銻會(huì)使鋼材強(qiáng)度降低,脆性增加,如會(huì)導(dǎo)致合金鋼的回火脆性增加。鋼中含有一定量的銻,會(huì)提高鋼材的耐腐蝕性及耐磨性,比如銅-銻系的耐候鋼。
湖南省冷水江市的錫礦山是世界最大銻礦
鉍(Bi)
鉍,銀白色至粉紅色的金屬,有極其微弱的放射性,熔點(diǎn)271℃。沸點(diǎn)1560℃。鉍在冶煉過(guò)程中絕大部分以蒸汽的形式逸出,在鋼材中的含量極微。鉍會(huì)降低鋼材的高溫強(qiáng)度、塑性及韌性。
當(dāng)作為特殊用途在鋼材中添加少量的鉍會(huì)顯著改善鋼的切削加工性能,由于環(huán)保的要求,國(guó)內(nèi)很多廠家已開(kāi)發(fā)出Bi易切削鋼代替Pb易切削鋼,如1215M,1214Bi等。
小記
鉛(Pb)、錫(Sn)、砷(As)、銻(Sb)、鉍(Bi)這五個(gè)元素熔點(diǎn)與鋼的熔點(diǎn)相比較低,通常都被認(rèn)為是對(duì)鋼材有害的元素。它們往往共生于一體成團(tuán)伙,很少單獨(dú)存在,聚集時(shí)會(huì)對(duì)鋼材造成嚴(yán)重的偏析,對(duì)鋼的破壞作用更大。
附:普通高壓鍋爐管坯對(duì)五種元素的要求: