各类金属元素的作用

几种常用合金元素在钢中的作用碳（C）一种非金属元素，无臭无味的固体。

无定形碳有焦炭，木炭等，晶体碳有金刚石和石墨。

钢中含碳量增加，屈服点和抗拉强度升高，但塑性和冲击性降低，当碳量0.23%超过时，钢的焊接性能变坏，因此用于焊接的低合金结构钢，含碳量一般不超过0.20%。

碳量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力，在露天料场的高碳钢就易锈蚀；此外，碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性。

典型的例子是低碳钢、高碳钢、高碳钢力学性能变化。

一、硅（Si）在钢中的作用：1、提高钢中固溶体的强度和冷加工硬化程度使钢的韧性和塑性降低。

2、硅能显著地提高钢的弹性极限、屈服极限和屈强比,这是一般弹簧钢。

3、耐腐蚀性。

硅的质量分数为15％一20％的高硅铸铁，是很好的耐酸材料。

含有硅的钢在氧化气氛中加热时，表面也将形成一层SiO2薄膜，从而提高钢在高温时的抗氧化性。

4、磁钢中的主要合金元素（含量在0.40%范围内时，改善热裂倾向，含量高时，易形成柱状晶，增加热裂倾向）。

5、降低钢的临界冷却速度，提高钢的淬透性缺点：使钢的焊接性能恶化。

二、锰（Mn）在钢中的作用:1、在低含量范围内，对钢具有很大的强化作用，提高强度、硬度和耐磨性。

2、降低钢的临界冷却速度，提高钢的淬透性。

3、稍稍改善钢的低温韧性。

4、在高含量范围内，作为主要的奥氏体化元素。

5、锰对提高低碳和中碳珠光体钢的强度有显著的作用6、锰对钢的高温瞬时强度有所提高。

锰钢的主要缺点是，①含锰较高时，有较明显的回火脆性现象；②锰有促进晶粒长大的作用，因此锰钢对过热较敏感t在热处理工艺上必须注意。

这种缺点可用加入细化晶粒元素如钼、钒、钛等来克服；③当锰的质量分数超过1％时，会使钢的焊接性能变坏；④锰会使钢的耐锈蚀性能降低。

三、铬（Cr）在钢中的作用:1、铬可提高钢的强度和硬度。

2、铬可提高钢的高温机械性能。

3、使钢具有良好的抗腐蚀性和抗氧化性。

4、降低钢的临界冷却速度，提高钢的淬透性。

5、阻止石墨化缺点：①铬是显著提高钢的脆性转变温度；②铬能促进钢的回火脆性。

四、镍（Ni）在钢中的作用:1、可提高钢的强度而不显著降低其韧性。

2、镍可降低钢的脆性转变温度，即可提高钢的低温韧性。

3、改善钢的加工性和可焊性。

4、镍可以提高钢的抗腐蚀能力，不仅能耐酸，而且能抗碱和大气的腐蚀。

五、钼（Mo）在钢中的作用:1、钼对铁素体有固溶强化作用，提高钢的强度和硬度。

2、提高钢的耐热性和高温强度。

3、抗氢侵蚀的作用。

4、降低钢的临界冷却速度，提高钢的淬透性。

缺点：钼的主要不良作用是它能使低合金钼钢发生石墨化的倾向。

六、钨（W）在钢中的作用:1、提高强度2、提高钢的高温强度。

3、提高钢的抗氢性能。

4、是使钢具有热硬性。

因此钨是高速工具钢中的主要合金元素。

七、钒（V）在钢中的作用:1、改善热强性。

2、钒能显著地改善普通低碳低合金钢的焊接性能。

八、钛（Ti）在钢中的作用:1、钛能改善钢的热强性，提高钢的抗蠕变性能及高温持久强度。

2、能提高钢在高温高压氢气中的稳定性。

使钢在高压下对氢的稳定性高达600℃以上，在珠光体低合金钢中，钛可阻止钼钢在高温下的石墨化现象。

因此，钛是锅炉高温元件所用的热强钢中的重要合金元素之一。

九、铌（Nb）在钢中的作用:1、铌和碳、氮、氧都有极强的结合力，并与之形成相应的极为稳定的化合物，因而能细化晶粒，降低钢的过热敏感性和回火脆性。

2、有极好的抗氢性能。

3、铌能提高钢的热强性。

十、硼（B）在钢中的作用:1、提高钢的淬透性。

2、提高钢的高温强度。

强化晶界的作用。

十一、铝（Al）在钢中的作用：1、用作炼钢时的脱氧定氮剂，细化晶粒，抑制低碳钢的时效，改善钢在低温时的韧性，特别是降低了钢的脆性转变温度；2、提高钢的抗氧化性能。

曾对铁铝合金的抗氧化性进行了较多的研究；4％AI即可改变氧化皮的结构，加入6％A1可使钢在980C以下具有抗氧化性。

当铝和铬配合并用时，其抗氧化性能有更大的提高。

例如，含铁50％一55％、铬30％一35％、铝10％一15％的合金，在1 400C高温时，仍具有相当好的抗氧化性。

由于铝的这一作用，近年来，常把铝作为合金元素加入耐热钢中。

3、此外，铝还能提高对硫化氢和V2O5的抗腐蚀性。

缺点：①脱氧时如用铝量过多，将促进钢的石墨化倾向；②当含铝较高时．其高温强度和韧性较低。

十二、S（硫）在钢中的作用:1、硫在钢中以FeS-Fe共晶体存在于钢的晶粒周界，降低钢的力学性能，优制钢含硫量一般应限制在0.04%以下。

2、在机械制造中，有时为了改善某些钢的切削加工性能，人为将含硫量提高，以形成硫化物，起中断基体连续性的作用。

缺点：硫含量的提高，增加铸件热裂倾向。

十三、氢（H）在钢中的作用:炼钢过程中钢液从炉气中吸收氢，钢液中氢的溶解度随温度升高而提高，在缓慢凝固条件下，氢以针孔形态析出。

快速凝固时，析出氢在铁的晶格内造成高应力状态，导致脆性。

十四、氮（N）在钢中的作用:炼钢过程中钢液从炉气中吸收氮1、钢液中溶解的氮在凝固过程中因溶解度降低而析出，并与钢中的Si、Al、Zr等元素化合，生成SiN、AlN 、ZrN等氮化物。

少量氮化物能细化钢的晶粒。

氮化物多时，会使钢的塑性和韧性降低。

2、氮属于扩大奥氏体区元素，在钢中可部分代替镍的作用，是铬锰氮不锈钢中的合金元素，在超低碳不锈钢中，可代替碳的作用，提高钢的强度。

十五、氧（O）在钢中的作用:1、钢液中溶解的FeO 在凝固前温度降低过程中与钢液中的碳起反应，生成一氧化碳气泡，在铸件中造成气孔。

2、钢液凝固过程中，FeO因溶解度下降而析出在钢的晶粒周界处，降低钢的性能。

钢铁中所含元素在钢铁应用的作用2008-11-12 15:201、磷（P）：使钢产生冷脆和降低钢的冲击韧性；但可改善钢的切削性能。

2、硅（Si）：能增加钢的强度、弹性、耐热、耐酸性及电阻系数等。

冶炼中的脱氧剂能增加钢的过热和脱碳敏感性。

3、锰（Mm）：能提高钢的强度和硬度及耐磨性。

冶炼时的脱氧剂和脱硫剂。

4、铬（Cr）：能增加钢的机械性能和耐磨性，可增大钢的淬火度和淬火后的变形能力。

同时又可增加钢的硬度、弹性、抗磁力和抗强力，增加钢的耐蚀性和耐热性等。

5、镍（Ni）：可以提高钢的强度、韧性、耐热性、防腐性、抗酸性、导磁性等。

增加钢的淬透性及硬度。

6、钒（V）：可赋于钢的一些特殊机械性能：如提高抗张强度和屈服点，明显提高钢的高温强度。

7、钛（Ti）：可防止和减少钢中气泡的产生，提高钢的硬度、细化晶粒、降低钢的时效敏感性、冷脆性和腐蚀性。

8、铜（Cu）：一般如P、S一样是残留有害元素。

Cu的存在会降低钢的机械性能，破坏钢的焊接性能，会使钢在锻轧等加工时产生热脆性。

钢中加入一定量的Cu，可提高钢的退火硬度，降低成本。

若含Cu 0.15～0.25%时，可使钢的耐大气腐蚀的性能。

9、铝（Al）：（1）低碳结构钢中 0.5～1%的Al有助于增加钢的硬度和强度；（2）铬钼钢和铬钢中含Al可增加其耐磨性；（3）高碳工具钢中Al的存在可使产生淬火脆性。

10、钨（W）：可提高钢的蠕变强度，又是钢中碳化物的强促进剂，每1%的W可提高钢的抗张强度和屈服点4＆#215;9.8N/cm²,并使其具有回火稳定性和高温强度。

11、钼（Mo）：可增加钢的强度又不致降低钢的可塑性和韧性，同时又能使钢在高温下具有足够的强度，能改善钢的冷脆性和耐磨性等。

12、钴（Co）：可以提高和改善钢的高温性能，增加其红硬性，提高钢的抗氧化性和耐蚀性能等。

13、铌（Nb）：可使钢的晶粒细化，降低钢的过热敏感性及回火脆性；改善钢的焊接性能，提高耐热钢的强度和抗蚀性等。

14、钽（Ta）：提高钢的质量及机械性能，提高合金的熔点、高温强度、碳化物及γ相的稳定性。

15、锆（Zr）: 冶炼过程中的除氧、硫、磷剂，Zr、Hf能提高钢的强度与硬度，尤其是钢的持久强度及改善钢的焊接性能。

16、稀土（Re）:是很好的脱氧、脱硫剂。

能消除或见减弱钢中许多有害元素的影响，改善钢的质量。

在不锈耐热钢中加入Re可改善钢的热加工性能，结构钢中加入Re可提高其塑性及韧性。

17、硼（B）：钢中的“维生素“。

能成倍地增加淬火性；增加钢的硬度和抗张力；改善钢的焊接性能等。

低碳钢中加入0.1～4.5%的B，有吸收中子的功能。

18、钙（Ca）：可以提高钢的强度及切削性能。

冶炼过程中的净化剂。

（除氧、硫、磷等）常见元素在钢中的作用在钢材中添加不同的元素,可以使钢产生多种类型的产品,下面是一些元素对钢起的作用的介绍.（1）碳；含碳量越高，钢的硬度就越高，但是它的可塑性和韧性就越差.相反,含炭量越低,钢的硬度就越低,但其塑性和韧性就越好.（2）硫；含硫较高的钢在高温进行压力加工时，容易脆裂，通常叫作热脆性．所以说硫是钢中的有害杂物，（3）磷；但从另方面看，在低碳钢中含有较高的硫和磷，能使其切削易断，对改善钢的可切削性是有利的．但在含炭量高的钢材中,能使钢的可塑性及韧性明显下降，特别的在低温下更为严重，这种现象叫作冷脆性．在优质钢中，硫和磷要严格控制．（4）锰；能提高钢的强度，能消弱和消除硫的不良影响，并能提高钢的淬透性，含锰量很高的高合金钢（高锰钢）具有良好的耐磨性和其它的物理性能．（5）硅；它可以提高钢的硬度，但是可塑性和韧性下降，电工用的钢中含有一定量的硅，能改善软磁性能．（6）钨；能提高钢的红硬性和热强性，并能提高钢的耐磨性．（7）铬；能提高钢的淬透性和耐磨性，能改善钢的抗腐蚀能力和抗氧化作用．（8）钒；能细化钢的晶粒组织，提高钢的强度，韧性和耐磨性．当它在高温熔入奥氏体时，可增加钢的淬透性；反之，当它在碳化物形态存在时，就会降低它的淬透性．（9）钼；可明显的提高钢的淬透性和热强性，防止回火脆性，提高剩磁和娇顽力．（10）钛；能细化钢的晶粒组织，从而提高钢的强度和韧性．在不锈钢中，钛能消除或减轻钢的晶间腐蚀现象．（11）镍；能提高钢的强度和韧性，提高淬透性．含量高时，可显著改变钢和合金的一些物理性能，提高钢的抗腐蚀能力．（12）硼；当钢中含有微量的（0.001－0.005％）硼时，钢的淬透性可以成倍的提高．（13）铝；能细化钢的晶粒组织，阻抑低碳钢的时效．提高钢在低温下的韧性，还能提高钢的抗氧化性，提高钢的耐磨性和疲劳强度等．（14）铜；它的突出作用是改善普通低合金钢的抗大气腐蚀性能，特别是和磷配合使用时更为明显．摘要：化学元素对钢性能的影响,碳素工具钢（一）生产品种热轧棒材圆钢直径或方钢边长8mm~80mm 段制棒材圆钢直径或方钢边长50mm~150mm ...化学元素对钢性能的影响1、碳（C）：钢中含碳量增加，屈服点和抗拉强度升高，但塑性和冲击性降低，当碳量0.23%超过时，钢的焊接性能变坏，因此用于焊接的低合金结构钢，含碳量一般不超过0.20%。