一般來(lái)說(shuō)，磷是鋼中的有害元素。它來(lái)源于礦石和生鐵等煉鋼原料。磷在純鐵中有相當(dāng)大的溶解度。磷能提高鋼的強(qiáng)度，但使范性、韌性降低，特別是使鋼的脆性轉(zhuǎn)折溫度急劇升高，即提高鋼的冷脆性。磷的有害影響主要就在于此。由于磷的有害影響，同時(shí)考慮到磷在鋼中有比較大的偏析，因而對(duì)其含量要嚴(yán)格的加以限制。
生鐵中都含有一部分的磷，在煉鋼過(guò)程中未能除盡從而殘留在鋼中。磷在鋼中可以形成Fe3P和Fe2P兩種化合物。在α相與Fe3P之間，1049℃時(shí)會(huì)產(chǎn)生共晶反應(yīng)（10.13%P）。普通鋼中磷含量不大于0.06%，而磷在α-Fe中可以少量溶解，因此，一般不會(huì)因?yàn)楹辛自囟霈F(xiàn)新相。但是由于磷在α-Fe中擴(kuò)散困難，因此鋼中磷的偏析會(huì)比較嚴(yán)重。
首先就是枝晶偏析，由于先結(jié)晶的奧氏體枝晶中含磷量比較低，后結(jié)晶的奧低體的枝間部分含磷量則比較高，擴(kuò)散退火也難以使其均勻，因此極易產(chǎn)生偏析。為了減少偏析，只有盡量的降低鋼中的磷含量。除了枝晶偏析，磷在鋼中在氣泡周圍最后凝固處還會(huì)形成嚴(yán)重的磷偏析，被稱為氣泡偏析。若鍛打時(shí)焊接不好，會(huì)產(chǎn)生裂紋，通過(guò)特殊的浸蝕劑可以加以區(qū)分。
近些年來(lái)，人們對(duì)磷偏析的行為進(jìn)行了廣泛深入的研究。磷在晶界偏聚的測(cè)定方法分別有晶界蝕刻法、電極電位法、自動(dòng)射線照相技術(shù)、離子探針顯微分析、俄歇能譜儀等。通過(guò)建立溶質(zhì)原子的擴(kuò)散模型，并且對(duì)磷的非平衡晶界偏聚恒溫動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)和研究計(jì)算，測(cè)試了磷元素的非平衡偏聚濃度，而且獲得了磷在鋼中的非平衡晶界偏聚動(dòng)力學(xué)完整曲線。并且研究了在連續(xù)冷卻和分步冷卻過(guò)程中磷在晶界的偏聚，以及磷對(duì)定向凝固合金凝固形態(tài)的影響。
磷的偏聚傾向比較大，當(dāng)鋼中含有0.003%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的磷時(shí)。就可以觀察到磷在晶界上的偏聚。用俄歇能譜儀和離子濺射技術(shù)研究磷元素在晶界附近的分布，可知磷在晶界附近偏聚的區(qū)域很窄，小于60Å。偏聚范圍和多種因素有關(guān)，如合金元素、回火溫度、保溫時(shí)間以及晶界結(jié)構(gòu)等。
鋼中磷偏析是有害的，由于成分的不均勻，會(huì)造成組織的不均勻，并最終導(dǎo)致性能的不均勻。在含磷處高的地方硬而脆，不同區(qū)域的性能不同會(huì)容易造成內(nèi)應(yīng)力，引起偏析裂紋，所以在加工過(guò)程中磷偏析集中的區(qū)域容易開裂。磷偏析是碳鋼軋制鋼板過(guò)程中表面坑孔腐蝕的主要形成因素。在有內(nèi)裂紋產(chǎn)生的板坯中，從鑄坯的窄面到鑄坯的寬度中心，裂紋表面的磷含量呈逐漸增加的趨勢(shì)。分步冷卻工藝還可以加速鋼中磷元素的非平衡晶界偏聚過(guò)程，加速了鋼材的脆化，因此要盡量降低鋼中的磷含量。但是有一些鋼種為了提高鋼的強(qiáng)度，增加鋼的抗大氣腐蝕能力，或者改變鋼的易切削性能，則是需要提高鋼中的磷含量。
有學(xué)者曾用P32同位素研究了在不同工藝下，磷元素在不同鋼中的分布狀態(tài)及其影響規(guī)律，在經(jīng)高溫處理的鋼表面，隨著熱處理溫度的提高，磷元素的高富集層加寬，并且富集的濃度提高，而與磷富集層相鄰的區(qū)域呈現(xiàn)對(duì)應(yīng)的貧磷區(qū)，由此可以表明磷元素是一種極強(qiáng)的“上坡擴(kuò)散”元素，鑄造工藝和熱處理工藝都會(huì)影響到磷元素的分布狀態(tài)，這種影響主要是通過(guò)磷元素的上坡擴(kuò)散實(shí)現(xiàn)的。磷元素在鋼中上坡擴(kuò)散效應(yīng)的強(qiáng)弱是與鋼中的成分有關(guān)的，硅含量的提高和碳含量的降低都將促進(jìn)磷元素的上坡擴(kuò)散效應(yīng)。
——本文摘自文獻(xiàn)綜述
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