对钢性能产生影响的19种化学元素.docx

1、1.碳（Carbon）碳元素在钢材中的作用是把双刃剑，随着碳含量的增高，材料屈服点和抗拉强度会逐渐提高，但是可塑形和冲击性却会降低。因此碳含量需要根据不同的材料用途而量身定做。当含碳量超过 0.23%时，焊接性能会大幅下滑，使得用于焊接场合的低合金结构钢的含碳量不能超过 0.20%。过高的碳含量也会导致钢材的耐大气腐蚀能力下滑，在露天料场的高碳钢就很容易遭到腐蚀。碳含量高也不净是缺点，高碳含量能提高钢的冷脆性和时效敏感性。2.硅（Silicon）硅元素作为还原剂和脱氧剂被添加在炼钢过程中，因此镇静钢中会含有0.15-0.30%的硅，当钢中含硅量超过 0.50-0.60%，那么硅就算是合金元素。

2、硅元素能显著提升钢的弹性极限、屈服点和抗拉强度，故广泛用于弹簧钢中，如 65Mn 和 82B 这类弹簧钢就含有 0.15-0.37%的硅。在调质结构钢中加入1.0-1.2%的硅，可以提升钢材 15-20%的强度；硅与钼、钨、铬等接合，有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用，可制造耐热钢；含硅 1.0-4.0%的低碳钢，具有极高的导磁率，用于电器工业做矽钢片。当然，硅也不是百利而无一害的，会降低钢的焊接性能。3.锰（Manganese）在炼钢过程中，锰是良好的脱氧剂和脱硫剂，一般钢中含锰 0.300.50%。在碳素钢中加入 0.70%以上时就算“锰钢”，较一般的钢不但有足够的韧性，且有较高的强度和硬度，提

3、高钢的淬性，改善钢的热加工性能，如 16Mn 钢比A3 屈服点高 40%。含锰 1114%的钢有极高的耐磨性，用于挖土机铲斗，球磨机衬板等。含锰量高也是有缺点的。含锰量较高时，钢材有较明显的回火脆性现象；锰元素有促进晶粒增长的作用，在热处理过程中需要注意；当锰的质量分数超过1%时，会降低钢材焊接性能。4.硫（Sulfur）硫来源于炼钢的矿石和燃料焦炭，是钢材中的一种有害元素。硫以硫化铁（FeS）的形态存在于钢材中，FeS 和 Fe 形成低熔点（985）的化合物，而钢材的热加工温度一般在 1150-1200，所以当钢材热加工时，FeS 化合物会过早熔化导致工件开裂，这种现象称为“热脆”。含硫量越

4、高，热脆现象越严重，故必须对钢材中的含硫量进行控制。高 级 优 质 钢S0.02-0.03%，优 质 钢S0.03-0.045%，普 通 钢S0.055%-0.07%。在个别情况下也会有需要添加硫的情况，比如在钢中加入0.08-0.20%的硫，可以改善切削加工性，通常称易切削钢。硫对焊接性能也不利，会降低耐腐蚀性。5.磷（Phosphorus）磷是由矿石带入钢中的，一般说磷也是有害元素。磷虽能使钢材的强度、硬度增高，但引起塑性、冲击韧性显著降低。特别是在低温时，它使钢材显著变脆，这种现象称冷脆。冷脆使钢材的冷加工及焊接性变坏，含磷愈高，冷脆性愈大，故钢中对含磷量控制较严。高级优质钢：P0.02

5、5%;优质钢：P0.04%;普通钢：P0.085%。6.氧（Oxygen）氧在钢中是有害元素。它是在炼钢过程中自然进入钢中的，尽管在炼钢末期要加入锰、硅、铁和铝进行脱氧，但不可能除尽。氧在钢中以 FeO、MnO、SiO2、Al2O3 等夹杂形式，使钢的强度、塑性降低。尤其是对疲劳强度、冲击韧性等有严重影响。7.氮（Nitrogen）铁素体溶解氮的能力很低。当钢中溶有过饱和的氮，在放置较长一段时间后或随后在 200300加热就会发生氮以氮化物形式的析出，并使钢的硬度、强度提高，塑性下降，发生时效。钢液中加入 Al、Ti 或 V 进行固氮处理，使氮固定在 AlN、TiN 或 VN 中，可消除时效倾

6、向。8.铬（Chromium）在结构钢和工具钢中，铬能显著提高强度、硬度和耐磨性，使钢材具有良好的的抗氧化性和耐腐蚀性，因而是不锈钢，耐热钢的重要合金元素；还能提高钢材的淬透性，是很重要的合金元素。但是铬也会提高钢材的脆性转变温度，提高钢材的回火脆性，对于加工过程会导致不必要的困扰。9.镍（Nickel）镍能提高钢的强度，而又保持良好的塑性和韧性。镍对酸碱有较高的耐腐蚀能力，在高温下有防锈和耐热能力。但由于镍是较稀缺的资源，故应尽量采用其他合金元素代用镍铬钢。检测不锈钢中的 Ni 含量，防止供应商以次充好，对生产厂家是至关重要的。10.钼（Molybdenum）钼能使钢的晶粒细化，提高淬透性和热强性能，在高温时保持足够的强度和抗蠕变能力（长期在高温下受到应力，发生变形，称蠕变）。结构钢中加入钼，能提高机械性能。还可以抑制合金钢由于火而引起的脆性。在工具钢中添加钼元素，则可提高红性。11.钛（Titanium）钛是钢中强脱氧剂。它能使钢的内部组织致密，细化晶粒力；降低时效敏感性和冷脆性。改善焊接性能。在 Cr18Ni9 奥氏体不锈钢中加入适当的钛，可避免晶间腐蚀。12.钒（Vanadiu