一、為什麼要測試鋼鐵中氧、氮
、氫含量：即氧、氮
、氫對鋼鐵產品的危害或作用。

　　1
、氧的危害

　　氧和氫一樣，都會對鋼的機械性能產生不良影響。不僅是氧的濃度，而且含氧的夾雜物的多少、類型及其分布等也有很重要的影響。這類夾雜物是指金屬氧化物
、矽酸鹽
、鋁酸鹽、含(han)氧(yang)硫(liu)化(hua)物(wu)以(yi)及(ji)類(lei)似(si)的(de)夾(jia)雜(za)化(hua)合(he)物(wu)。煉(lian)鋼(gang)需(xu)要(yao)脫(tuo)氧(yang)，因(yin)為(wei)凝(ning)固(gu)期(qi)間(jian)，溶(rong)液(ye)中(zhong)氧(yang)和(he)碳(tan)反(fan)應(ying)會(hui)生(sheng)成(cheng)一(yi)氧(yang)化(hua)碳(tan)
，可(ke)以(yi)造(zao)成(cheng)氣(qi)泡(pao)。另(ling)外(wai)，冷(leng)卻(que)時(shi)氧(yang)可(ke)以(yi)作(zuo)為(wei)FeO、MnO以及其他氧化夾雜物從溶液中析出

，從而削弱其熱加工或冷加工性，以及延展性

、韌性、疲(pi)勞(lao)強(qiang)度(du)和(he)鋼(gang)的(de)械(xie)加(jia)工(gong)性(xing)能(neng)。氧(yang)與(yu)氮(dan)和(he)碳(tan)還(hai)能(neng)引(yin)起(qi)老(lao)化(hua)或(huo)者(zhe)硬(ying)度(du)在(zai)室(shi)溫(wen)下(xia)自(zi)發(fa)的(de)增(zeng)加(jia)。對(dui)於(yu)鑄(zhu)鐵(tie)，當(dang)鑄(zhu)塊(kuai)正(zheng)凝(ning)固(gu)時(shi)，氧(yang)化(hua)物(wu)與(yu)碳(tan)可(ke)以(yi)發(fa)生(sheng)反(fan)應(ying)，因(yin)此(ci)造(zao)成(cheng)產(chan)品(pin)的(de)孔(kong)隙(xi)和(he)產(chan)品(pin)的(de)脆(cui)化(hua)。

　　2、氮的危害或作用

　　氮dan不bu能neng一yi概gai而er論lun的de歸gui結jie為wei有you害hai氣qi體ti元yuan素su，因yin為wei有you些xie特te種zhong鋼gang是shi有you目mu的de的de加jia入ru氮dan。所suo有you的de鋼gang均jun含han有you氮dan，其qi存cun在zai量liang取qu決jue於yu鋼gang的de生sheng產chan方fang法fa
，合he金jin元yuan素su的de種zhong類lei、數量及其加入方式，鋼的澆鑄方法
，以及是否有目的的加入氮。有些牌號的不鏽鋼
，適當增加N的含量，可以減少Cr的使用量，Cr相對很貴
，此方法可以有效降低成本。鋼鐵中的氮大部分是呈金屬氮化物的形態。例如：在存放一些時間後

，鋼發生應變時效，就不能被深衝加工(比如深衝加工為汽車保護板)，因為鋼會出現撕裂，不能沿各個方向被均勻地拉伸。這是由於晶粒大以及Fe4N沉積在晶粒界麵上造成的。

　　再如：在不鏽鋼中，晶粒界麵上形成氮化鉻(Cr2N)會耗盡界麵上含有的鉻，並引起

　　所謂的粒間腐蝕現象。加入鈦
，優先形成氮化鈦，就能防止這種有害的影響。

　　3
、氫的危害

　　當鋼中氫含量大於2ppm時，氫在所謂“鱗片剝落”現象中起重要作用。在滾軋和鍛造 後hou的de冷leng卻que過guo程cheng中zhong出chu現xian內nei裂lie和he斷duan裂lie現xian象xiang時shi，這zhe種zhong剝bo落luo現xian象xiang一yi般ban更geng加jia明ming顯xian
，而er且qie在zai大da的de斷duan麵mian或huo者zhe高gao碳tan鋼gang中zhong更geng經jing常chang發fa現xian這zhe種zhong現xian象xiang。由you於yu內nei應ying力li的de存cun在zai
，這zhe種zhong缺que陷xian會hui造zao成cheng發fa動dong機ji使shi用yong過guo程cheng中zhong大da轉zhuan子zi發fa生sheng崩beng裂lie。鑄zhu鐵tie中zhong氫qing大da於yu2ppm時，容易出現孔隙或一般的多孔性
，這種氫造成的多孔性將造成鐵的脆化。“氫脆”主要出現在馬氏體鋼中
，在鐵氧體鋼中不十分突出，而在奧氏體鋼中實際上尚不清楚。另外，氫脆一般與硬度和含碳量一起增加。

　　二、鋼鐵中氧氮氫的存在形式

　　1
、氧的存在形式

　　氧是以化合態和遊離態共存的，一般遊離態很少
，主要是以Fe2O3、Fe3O4、FeO以及金屬氧化物夾雜、矽酸鹽、鋁酸鹽、含氧硫化物以及類似的夾雜化合物的形式存在，儀器測試總氧含量
，一般用T[O]表示。

　　2
、氮的存在形式

　　鋼中一部分氮是呈金屬氮化物或者碳氮化物的形態;如今特種合金鋼中所加入的大多數元素
，在適當條件下能形成氮化物。這些元素包括錳、鋁、硼
、鉻
、釩
、鉬、鈦、鎢、铌、鉭
、鋯


、矽和稀土等。考慮到許多氮化物形成元素具有幾種簡單的或者複雜的氮化物，此時鋼中可能會形成多達70多種氮化物。另一部分的氮是以氮原子的形式固溶在鋼中。極少數情況下
，氮以分子形式夾雜於氣泡中或者吸附在鋼的表麵。

　　3、氫的存在形式

　　鋼gang中zhong氫qing是shi以yi氫qing原yuan子zi的de形xing式shi存cun在zai的de

，在zai高gao溫wen時shi，兩liang個ge氫qing原yuan子zi很hen容rong易yi就jiu形xing成cheng一yi個ge氫qing分fen子zi。氫qing原yuan子zi很hen活huo潑po，自zi然ran放fang置zhi狀zhuang態tai就jiu會hui形xing成cheng氫qing分fen子zi緩huan慢man釋shi放fang。

　　三
、鋼鐵中氧氮氫的來源

　　1、氧的來源

　　氧在各種煉鋼爐冶煉終點時都以一定量存在鋼水中
，氧是生產過程中供給的，因為煉鋼過程中首先是氧化過程,脫[P]、脫[S]、脫[Si]、脫[C]都需要向鐵水供氧。但隨著煉鋼過程的進行，盡管工藝千變萬化，可是煉鋼爐內熔池中鋼液的[C]
、[O]的關係卻有共同的規律性。即隨著[C]的逐步降低， [O]卻在逐步增高，[C]和[O]有著相互對應的平衡關係。

　　2、氮的來源

　　氮氣在爐氣中的分壓力很高，大氣中氮的分壓力大體保持在7.8Χ10^4Pa

　　


，因此鋼中的氮主要是鋼水裸露過程中吸入並溶解的。電爐煉鋼
，包括二次精煉的電弧加熱，加速了氣體的解離
，故[N]含量偏高;平爐冶煉時間長增加了氮含量;轉爐複吹控製不當
，氮氬切換不及時也會增加氮的含量;鐵合金
、廢鋼鐵和渣料中的氮也會隨爐料帶入鋼水。

　　3、氫的來源

　　氫氣在爐氣中的分壓力很低，大氣中氫的分壓力為0.053Pa。因此鋼中的氫主要由爐氣中的水蒸汽的分壓力來決定的。氫進入鋼液的主要途徑是：通過廢鋼表麵的鐵鏽(xFeO•yFe3O4•2H2O);鐵合金中的氫氣;增碳劑、脫氧劑、覆蓋劑、保溫劑
、遭渣劑(Ca(OH)2)、瀝青和焦油中的水份;未烤幹的鋼包、中間包、中注管;鋼錠模的噴塗料;結晶器滲水以及大氣中的水份與鋼水或爐渣作用而進入鋼中。