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钢材中各元素对性能性的影响钢材是一种合金材料，由铁和碳以及其他一些合金元素组成。
这些合金元素对钢材的性能有着重要的影响。
以下是一些常见合金元素及其对钢材性能的影响：1.碳（C）：碳是钢中最重要的合金元素之一、它可以增加钢的硬度和强度，提高钢的耐磨性和耐蚀性。
高碳钢通常用于制造刀具和弹簧，而低碳钢用于制造汽车零部件和钢材结构。
2.锰（Mn）：锰可以增加钢的硬度和强度，并提高钢的韧性。
锰也有助于钢的抗变形和耐疲劳性能。
锰的含量通常在0.3％-1.65％之间。
3.硅（Si）：硅可以提高钢的强度和硬度。
在不锈钢中，硅还有助于提高耐高温和耐腐蚀性能。
硅的含量通常在0.15％-0.5％之间。
4.磷（P）和硫（S）：磷和硫是常见的杂质元素，它们会降低钢的韧性和塑性，使钢易于出现脆性断裂。
因此，在高品质钢材中通常限制其含量，并采取措施去除或减少这些元素。
5.铬（Cr）：铬可以提高钢的抗腐蚀性能，特别是在高温和潮湿环境中。
在不锈钢中，铬的含量通常在10％-30％之间。
6.镍（Ni）：镍可以提高钢的强度和韧性，并改善钢的耐腐蚀性能。
镍的含量通常在8％-25％之间。
7.钼（Mo）：钼可以提高钢的硬度和强度，特别是在高温下。
钼还能提高钢的耐腐蚀性能和抗变形能力。
钼的含量通常在0.2％-5％之间。
8.钛（Ti）：钛可以细化钢的晶粒结构，提高韧性和强度。
钛还能和氮形成氮化钛，进一步提高钢的硬度和耐磨性。
9.铌（Nb）：铌可以改善钢的韧性和抗变形能力。
铌还能形成碳化铌，进一步提高钢的硬度和耐磨性。
10.钒（V）：钒可以提高钢的硬度和强度，特别是在高温下。
钒还能提高钢的耐磨性和耐腐蚀性能。
钒的含量通常在0.1％-0.5％之间。
除了以上列举的合金元素外，还有其他一些合金元素，如铜（Cu），铝（Al），氮（N）等，它们也可以影响钢材的性能，但作用相对较小。
总之，合金元素的含量和种类对钢材的性能有着重要的影响。
钢铁生产厂商根据钢材的具体用途和要求，通过调整合金元素的含量和比例，来获得所需的钢材性能。
各种化学元素对钢材性能的影响展开全文①碳(C)碳是仅次于铁的主要元素，它直接影响钢材的强度、塑性、韧性和焊接性能等。
当钢中含碳量在0.8%以下时，随着含碳量的增加，钢材的强度和硬度提高，而塑性和韧性降低；但当含碳量在1.0%以上时，随着含碳量的增加，钢材的强度反而下降。
随着含碳量的增加，钢材的焊接性能变差（含碳量大于0.3%的钢材，可焊性显著下降），冷脆性和时效敏感性增大，耐大气锈蚀性下降。
②硅(Si)硅是一种脱氧剂，其脱氧作用比锰强，是钢中的有益元素。
硅含量较低时，能提高钢材的强度，而对塑性和韧性无明显影响，但是当硅含量超过0.8%~1.0%时，则塑性下降，特别是冲击韧性显著降低。
含硅量在1%~4%的低碳钢，具有极高的导磁性能，常用于电器工业和矽钢片。
但随着硅含量的增加，会降低钢的焊接性能。
③锰(Mn)锰是作为脱氧除硫的元素加入钢中的，是钢中的有益元素。
锰具有很强的脱氧去硫能力，它可以和硫结合形成MnS，从而在相当大程度上消除硫的有害影响，显著改善钢材的热加工性能。
同时，锰对碳素钢的力学性能有良好影响，它能提高钢材的硬度、强度和耐磨性。
锰含量小于0.8%，能在保持（或只略降）原有的塑性及冲击韧性的条件下，大幅度提高碳素钢的屈服极限及强度极限。
锰对钢的焊接性能也有影响。
在含锰量很低时，锰主要起消除热脆性的作用，此时锰对焊接性能的影响，特别是在硫含量略高时，是有益的；但在含锰量远远超过消除热脆性所必需的含量时，多余的锰会显著增加奥氏体的过冷能力，这时锰主要起增加冷裂纹形成的作用，会使得钢的焊接性能变差。
④磷(P)磷是钢中难去除的有害杂质，会引起钢的冷脆性增加并损坏钢的焊接性能。
造成“冷脆”的原因是磷会形成硬脆化合物Fe2P。
另外磷能提高切削性能和抗蚀性，故在易切削或耐候钢中可适当增加磷含量。
⑤硫(S)硫主要来自炼钢原料，炼钢时难以除尽。
硫在钢中是以硫化物夹杂形式存在，对钢的塑性、韧性、焊接性能、厚度方向性能、疲劳性能和耐腐蚀性都有不利影响。
1：Mn：钢中的锰来自炼钢生铁及脱氧剂锰铁，一般认为Mn在钢中是一种有益的元素。
在碳钢中含锰量通常小于0.8%；在含锰合金钢中，含锰量一般控制在1.0%--1.2%范围内。
Mn大部分溶于铁素体中，形成置换固溶体，并使铁素体强化；另一部分Mn溶于Fe3C中，形成合金渗碳体，这都使钢的强度提高，Mn与S化合成MnS，能减轻S的有害作用。
当Mn含量不多，在碳钢中仅作为少量杂志存在时，它对钢的性能影响并不明显。
2：Si：硅也是来自炼钢生铁和脱氧剂硅铁，在碳钢中含硅量通常小于0。
35，Si与Mn一样能溶于铁素体中，使铁素体强化，从而使钢的强度、硬度、弹性提高，而塑性、韧性降低。
有一部分Si则存在于硅酸盐杂质中。
当Si含量不多，在碳钢中仅作为少量杂质存在时，它对钢的性能影响并不显著。
3：S：硫是生铁中带来的而在炼钢时又未能除尽的有害元素。
硫不溶于铁，而以FeS形式存在，FeS会与Fe形成共晶，并分布于奥氏体的晶界上，当钢材在1000~1200摄氏度压力加工时，由于FeS-Fe共晶（熔点只有989摄氏度）已经融化，并使晶粒脱开，钢材将变得极脆，这种脆性现象称为热脆。
为了避免热脆，钢中含硫量必须控制，普通钢含硫量应小于或等于0.055%，优质钢含硫量小于或者等于0.040%，高级优质钢含硫量应小于或等于0.030%。
在钢中增加含锰量，可消除S的有害作用，Mn能与S形成熔点为1620摄氏度的MnS，而且MnS在高温时具有塑性，这样能避免热脆现象。
4：P：磷也是生铁中带来的而在炼钢时又未能除尽的有害元素。
磷在钢中全部溶于铁素体中，虽然可以使铁素体的强度、硬度有所提高，但却使室温下的钢的塑性、韧性急剧降低，并使钢的脆性转化温度有所升高，使钢变脆，这种现象称为“冷脆”。
磷的存在还会使钢的焊接性能变坏，因此钢中的含磷量应该严格控制，普通钢含磷量应该小于或等于0.045%，优质钢含磷量应该小于等于0.040%，高级优质钢含硫量应小于或等于0.035%。
2.5 各种因素对钢材性能的影响一．化学成分普通碳素钢中Fe占99%，其他杂质元素占1%；普通低合金钢中有＜5%的合金元素。
碳（C）：钢材强度的主要来源，但是随其含量增加，强度增加，塑性、冷弯性能、冲击性能、疲劳强度降低，可焊性降低，抗腐蚀性降低。
一般控制在0.22%以下，在0.2以下时，可焊性良好。
硫（S）：热脆性。
有害元素，引起热脆和分层。
不得超过0.05%。
磷（P）：冷脆性。
抗腐蚀能力略有提高，可焊性降低。
不得超过0.045%。
锰（Mn）：合金元素。
弱脱氧剂。
与S形成MnS，（熔点为1600℃），可以消除一部分S的有害作用。
硅（Si）：合金元素。
强脱氧剂。
，可细化精粒，提高强度，且不影响其它性能，但过量会恶化焊接性和抗锈性。
钒（V）：合金元素。
细化晶粒，提高强度，其碳化物具有高温稳定性，适用于受荷较大的焊接结构。
氧（O）：有害杂质。
氮（N）：有害杂质。
碳当量(carbon equivalent )把钢中合金元素的含量按其对某种性能(如焊接性、铸造工艺性等)的作用换算成碳的相当含量。
C eq=C+Mn/6+(Cr+V+Mo)/5+(Cu+Ni)/15二．冶金缺陷常见的冶金缺陷有偏析、非金属夹杂、气孔、裂纹等。
1.偏析：金属结晶后化学成分分布不均匀的现象。
主要是硫、磷偏析，其后果是偏析区钢材的塑性、韧性、可焊性变坏。
2.非金属夹杂：指钢材中的非金属化合物，如硫化物、氧化物，他们使钢材性能变脆。
3. 裂纹：钢材中存在的微观裂纹。
4. 气泡：浇铸时由FeO 和C 作用所生成的CO 气体不能充分逸出而滞留在钢锭那形成的微小空洞。
5. 分层：浇铸时的非金属夹杂在轧制后可能造成钢材的分层。
三．构造缺陷a)Nσ应力集中现象xyb)(σ )σx maxc)N试件表面不平整，有刻槽、缺口，厚度突变时，应力不均匀，力线变曲折，缺陷处有高峰应力——应力集中。
结果：塑性降低，脆性增加。
应力集中对σ－ε关系的影响σ3000200100600500400700原因：不正确的设计（构造不合理）、制造（不光滑）及使用（在构件上乱打火等）。
各化学元素对钢材的影响钢材是一种广泛应用于建筑、制造和其他领域的重要材料。
化学元素可以通过添加或与钢材中的化学成分相互作用来改变钢材的性能和特性。
下面将详细介绍一些常见的化学元素对钢材性能的影响。
1.碳（C）：碳是钢材中最重要的元素之一、含碳量的增加可以提高钢材的硬度和强度，但同时也会降低其可塑性和冲击韧性。
高碳钢具有较高的硬度和强度，适合用于制造刀具和弹簧等应用。
2.硅（Si）：硅的添加可以提高钢材的抗腐蚀性和磁性。
硅还有助于钢材的脱氧作用，减少对氧气的敏感性。
硅含量较高的钢材常用于制造电力设备和变压器。
3.锰（Mn）：锰的添加可以提高钢材的强度和韧性，并增加其耐磨性和耐蚀性。
锰含量较高的钢材常用于制造铁路轨道和重型机械设备。
4.硫（S）和磷（P）：硫和磷是常见的非金属杂质元素，其含量对钢材性能有负面影响。
高硫和高磷含量会导致钢材变脆，降低其可塑性和韧性。
因此，在钢材生产过程中对硫和磷的含量进行控制非常重要。
5.铬（Cr）：铬的添加可以提高钢材的耐腐蚀性和耐热性。
铬与钢中的碳形成的氧化物膜可以防止钢材与大气中的氧气接触，从而减少钢材的腐蚀。
高铬钢常用于制造不锈钢。
6.镍（Ni）：镍的添加可以提高钢材的韧性和强度，同时也增加了钢材的耐腐蚀性。
镍含量较高的钢材常用于制造耐高温和耐腐蚀的材料，如合金钢和不锈钢。
7.钼（Mo）：钼的添加可以提高钢材的强度和耐热性。
钼对钢材的影响类似于镍，但效果更加显著。
钼含量较高的钢材常用于制造高温设备和工具。
8.铝（Al）：铝的添加可以改善钢材的氧化抗性和耐蚀性，并降低钢材的密度。
铝还可以提高钢材的强度和硬度，用于制造航空和汽车零件。
9.钛（Ti）：钛的添加可以提高钢材的强度和耐腐蚀性。
钛含量较高的钢材常用于制造航空和化工设备。
10.硼（B）：硼的添加可以提高钢材的硬度和强度，并改善其机械性能。
硼含量较高的钢材常用于制造切削工具和弹簧。
总之，化学元素对钢材性能的影响是多样且复杂的。
钢材中的合金与杂质含量对其性能的影响工业纯铁的塑性很好，但强度很低，一般不能满足实际需要。
通常加入Si、Mn等合金钢元素改善钢材性能，以满足实际要求。
另外，钢材在冶炼的过程中不可避免的含有C，S，P等杂质元素。
它们的存在，对钢材的性能也有很大影响。
1 对钢材力学性能的影响1.1 杂质的影响1.1.1 碳的影响碳与铁可以形成一系列化合物：Fe3C，Fe2C，FeC等。
碳能提高钢材的强度和硬度，但会降低钢材的塑性。
碳含量增加0.1%，钢材的抗拉强度可提高70MPa，屈服点提高28 MPa。
含碳量大于6.67%的合金脆性大，不具有实际使用价值。
海洋工程用钢根据碳的含量一般可分为三类（Section 8, API RP-2A-WSD, 1994）：①普通钢。
含碳量小于或等于0.4%。
最小屈服应力为280MPA。
②高强度钢。
碳含量为0.45%或更高。
屈服应力在280MPA和360MPA之间。
③对于屈服应力大于360MPA的超高强度钢要限制使用。
1.1.2 硫的影响硫通常以FeS的形式存在于钢材中。
FeS塑性差，熔点低。
钢水结晶时FeS 分布于晶界周围。
在800 0C~1200 0C时，轧制或铸造会导致晶界开裂，此现象即通常所说的钢的热脆现象。
若钢材中有Mn，则可形成高熔点的MnS（1600 0C）。
钢水在结晶时，MnS 呈颗粒分布于晶内，这样就可以大大降低硫的危害。
作为有害杂质，钢材中的硫含量通常限制在≤0.04%。
1.1.3 磷的影响钢材中的磷能全部溶于中，使其在室温下的强度升高，塑性降低，产生冷脆现象。
除上述有害方面外，磷对钢材有很高的强化作用。
磷提高钢材的屈服强度比镍高10倍，比锰高5倍，比铬高5倍，比铜高2.5倍，比硅高2倍，比钛高1.7倍。
磷提高钢材的极限强度比镍高6倍，比锰高5倍，比铬高3倍，比铜高1.1倍，比硅高1.3倍，比钛稍低。
此外，磷、铜共存可大大提高抗腐蚀性。
针对磷使钢脆化，冲击韧性降低，生产中一般把磷控制在0.12%以下。
常存杂质元素对碳钢钢材性能的影响首先是碳元素。
碳是碳钢的主要合金元素，其含量直接影响碳钢的硬度和强度。
普通碳钢的含碳量一般较低，约在0.08%到0.25%之间，其硬度和强度相对较低；而高碳钢的含碳量可以达到0.6%以上，硬度和强度也相对较高。
但是，过高的碳含量容易导致碳钢脆性增大，影响钢材的延展性和韧性，因此需要进行适当调节。
除了碳元素外，还有一些常存的合金元素对碳钢的性能也有重要影响。
其中最重要的是锰元素。
锰作为一种淬硬元素，可以显著提高碳钢的硬度和强度。
此外，锰还可以提高碳钢的冷变形抗力和弯曲性能，改善钢材的加工性能。
一般来说，锰含量在0.3%到1.5%范围内时，锰对碳钢的强化效果比较明显。
除了锰元素，硅、钼、钒、镍等合金元素也常被添加到碳钢中，以改善其性能。
硅可以提高碳钢的强度和硬度，并有利于加工性能的改善。
钼可以增加碳钢的热强度和耐磨性，提高其抗腐蚀性能。
钒的添加可以提高碳钢的强度和耐磨性。
镍可以提高碳钢的韧性和抗腐蚀性能。
此外，氧、氮等非金属元素在碳钢中也被视为常存杂质元素。
氧元素的存在会导致钢材的气孔、夹杂物等缺陷增多，降低钢材的机械性能。
因此，在生产碳钢时需要控制氧元素的含量。
氮元素虽然一般被视为杂质元素，但少量的氮能够提高钢材的强度和硬度，并提高其耐磨性和耐热性能。
综上所述，常存的杂质元素对碳钢的性能有着重要的影响。
合理控制这些杂质元素的含量，可以使碳钢具备适合的硬度、强度、韧性和耐蚀性能。
通过对不同元素的调整和控制，可以生产出适用于不同用途的碳钢材料。
钢处理：退火是把钢(工件)放在炉中缓慢加热到临界点以上的某一温度，保温一段时间，随炉缓慢冷却下来的一种热处理工艺。
退火的目的在于调整金相组织，细化晶粒，促进组织均匀化，提高力学性能:隆低硬度，提高塑性，便于冷加工;消除部分内应力，防止工件变形。
正火是将加热后的工件从炉中取出置于空气中冷却。
正火和退火作用相似，由于正火的冷却速度要比退火快一些，因而晶粒变细，钢的韧性可显著提高。
铸、锻件在切削加工前一般要进行退火或正火。
淬火是将工件加热至淬火温度(临界点以上30~50度），并保温一段时间，然后投人淬火剂中冷却的一种热处理工艺。
淬火后得到的组织是马氏体。
为了保证良好的淬火效果，针对不同的钢种，淬火剂有空气、油、水、盐水，其冷却能力按上述顺序递增。
碳钢一般在水和盐水中淬火，合金钢导热性能比碳钢差，为防止产生过高应力，-般在油中淬火。
淬火可以增加零件的硬度、强度和耐磨性。
淬火时冷却速度太快，容易引起零件变形或产生裂纹。
冷却速度太慢则达不到技术要求。
因此，淬火常常是产品质量的关键所在。
回火是零件淬火后进行的一种较低温度的加热与冷却热处理工艺。
回火可以降低或消除零件淬火后的内应力，提高韧性，使金相组织趋干稳定，并获得技术上需要的性能。
回火处理有低温回火，中温回火，高温回火。
调质：上述这种淬火加高温回火的操作，习惯上称为“调质处理”。
由于调质处理比其他热处理方法能更好地改善零件的综合力学性能，故广泛应用于各种重要零件的加工中。
此外，生产上还采用时效热处理工艺。
时效是指材料经固溶处理或冷塑或高于室温条件下，其组织和性能随时间而变化的过程。
时效可进一步消除件尺寸，它与回火作用相类似。
钢的表面淬火是将工件的表面通过快速加热到临界温度以上，在热量还来不及传导至心部之前，迅速冷却。
这样改变钢的表层组织，而心部没有发生相变仍保持原有的组织状态。
经过表面淬火，可使零件表面层比心部具有更高的强度、硬度、耐磨性和疲劳强度，而心部则具有一定的韧性。
常存杂质元素对钢材性能的影响普通碳素钢除含碳以外，还含少量锰（Mn）、硅（si）、硫（5）、确（P）等元素。
这些元素并非为改善钢材质量有意加入的，而是由矿石及冶炼过程中带入的．故称为杂质元素。
现讨论这些杂质对钢性能的影响。
硫的影响硫是炼钢时由矿石与燃料焦炭带到钢中来的杂质。
它是钢中的一种有害元素。
硫以硫化铁（FeS）的形态存在于钢中。
Fes和Fe形成低熔点（985 °C）化合物。
钢材的热加工温度-般在1150-1200'C以亡，故当钢材热加工时．由于FeS 化合物的过早熔化而导致工件开裂，这种现象称为热脆。
含硫量愈高，热脆现象愈严重，故必须对钢中含硫虽进行控制。
高级优质钢；S<0.02〜0.03%,优质钢：S W0.003%〜0.045%普通钢：S<0.055%〜0.7%以下。
压力容器专用钢材的磷含量（熔炼分析，下同）不应大于0.030％，硫含量不应大于0.020％。
铬不锈钢在铬不锈钢中．起耐腐蚀作用的主要元素是铬。
铬能在氧化性介质中生成一层稳定而致密的氧化膜，对钢材起保护作用、因而具耐蚀件。
然而其耐蚀性的强弱取决于钢中的含碳量和含铬量。
理论与实践研究证明，当含铬量大于11.7％时，钢的耐蚀性会有显著提高，而且含铬量愈多，耐蚀性愈好。
由于钢中存在碳元素.碳能与铬形成铬的碳化物（如Cr23C6等），因而消耗了铬，致使钢中的有效铬含量减少.使钢的耐蚀性降低．故不锈纳中的含碳量都是较低的。
为了确保不锈钢具有耐腐蚀性能，实际应用的不锈钢，其平均含铬量都在13％以上。
常用的铬不锈钢有Icrl3 、2crl3 、0Cr13、ocrl7Ti 等。
Ti:加入Ti能提高抗高温高压H2-N2-NH3腐蚀的能力，与其它元素配合使用能提高钢抗大气、海水及H2S 腐蚀能力。
Nb: —般与其它元素配合使用，籍以提高钢抗大气、海水、H2S及高温高压H2-N2-NH3腐蚀能力。
Mo能提高钢的强度和高温强度（热强性和蠕变强度），防止钢的回火脆性，能提高钢抗H2S NH3,CO,H2 O,高温高压H2和弱还原酸腐蚀的能力。
钢铁中化学成分与性能间的关系1、生铁生铁中除铁外，还含有碳、硅、锰、磷、硫等元素。
这些元素对生铁的性能均有一定的影响。
碳（C）：在生铁中以两种形态存在，一种是游离碳（石墨），主要存在于铸造生铁中，另一种是化合碳（碳化物），主要存在于炼钢生铁中，碳化物硬而脆，塑性低，含量适当可提高生铁的强度和硬度，含量过多，则使生铁难于切削加工，这就是炼钢生铁切削性能差的原因。
石墨很软，强度低，它的存在能增加生铁的铸造性能。
硅（Si）：能促使生铁中所含的碳分离为石墨状，能去氧，汉能减少铸造的气眼，能提高熔化生铁的流动性，降低铸件的收缩量，但含硅过多，也会使生铁变硬变脆。
锰（Mn）：能溶于铁素体和渗碳体。
在高炉炼制生铁时，含锰量适当，可提高生铁的铸造性能和切削性能，在高炉里锰还可以和有害杂质硫形成硫化锰，进入炉渣。
磷（P）：属于有害元素，但磷可使铁水的流动性增加，这是因为硫减低了生铁熔点，所以在有的制品内往往含磷量较高。
然而磷的存在又使铁增加硬脆性，优良的生铁含磷量应少，有时为了要增加流动性，含磷量可达1.2%.硫（S）：在生铁中是有害元素，它促使铁与碳的结合，使铁硬脆，并与铁化合成低熔点的硫化铁，使生铁产生热脆性和减低铁液的流动性，故含硫高的生铁不适于铸造细件。
铸造生铁中硫的含量规定最多不超过0.06%。
2钢2.1 元素在钢中的作用2.1.1常存杂质元素对钢材性能的影响钢除含碳以外，还含有少量Mn、Si、S、P、O、N、H等元素。
这些元素并非为改善钢材质量有意加入的，而是由矿石及冶炼过程中带入的，故称为杂质元素。
这些杂质对钢材性能有一定影响，为保证钢材质量，在国家标准中对各类钢的化学成分都做了严格的规定。
1）硫硫来源于炼钢的矿石与燃烧焦炭。
它是钢中的一种有害元素。
硫以硫化铁(FeS)的形态存在于钢中，FeS和Fe形成低熔点(985℃)化合物。
而钢材料的热加工温度一般在1150～1200℃以上，所以当钢材热加工时，由于FeS化合物的过早熔化而导致工件开裂，这种现象称为“热脆”。
钢中诸元素及其含量与形态对钢的组织和性能有直接的影响。
（1）碳碳对钢的组织和性能影响极大。
一般说，随着碳含量的增加，抗拉强度、屈服点等增加，而伸长率、收缩率及冲击值等塑性和韧性指标下降，即变硬变脆，焊接性能变差，钢的熔点也有所降低。
另外，碳含量对热处理制度的确定有很大的影响。
图1-1为力学性能与碳含量的关系。
图1-2为各碳钢的冲击试验。
（2）硅硅在冶炼中的作用是脱氧，为常存的元素。
硅对碳素结构钢的机械性能影响不大。
一般说，随着硅的增加，迁都和硬度提高，而伸长率变化不大。
（3）锰锰在冶炼中的作用是脱氧和消除硫的影响，也是常存的元素。
锰与硫结合成MnS，防止硫所引起的热脆性。
一般锰的含量是硫含量的20倍以上。
锰除了改善钢的热加工性以外，还可提高强度、硬度和耐磨性。
通常人们愿意用低碳高锰类型的钢作为焊接结构钢，锰含量高，钢的低温韧性就越好。
但锰含量超过1.50%左右时，则钢硬化而延展性变坏。
含锰量大的钢可作为耐磨性高而韧性大的合金钢，如不锈钢、耐热钢、磨具钢等。
（4）磷磷为有害元素。
中厚钢板的含磷量在0.010-0.035%之间，磷含量高可使抗拉强度稍有增加，但伸长率和冲击值下降，钢变脆，不利于冷加工和焊接，并且易偏析，故应尽量减少磷含量。
磷和铜共存，可提高钢材暴露于大气时的耐蚀性，钢中加入磷0.10%左右、铜0.35%左右，可作为耐候钢。
（5）硫硫对中厚钢板是非常有害的元素，容易形成硫化物的层状偏析，使板厚方向（Z向）强度和塑性大大降低，用作海洋平台的强约束焊接部件时，往往会引起层状撕裂，因此，这类用途的钢，其含硫量要求降至0.010%以下甚至更低。
冶炼中必须采取有效的脱硫工艺。
硫还容易生产低熔点的FeS，使钢在热轧和焊接中产生热脆裂纹。
（6）铝铝是为脱氧和晶粒调整而加入的，能与氮结合，消除氮的危害，改善冲击功，且可细化晶粒，有利于淬火和焊接的操作。
但温度达300℃时强度下降，蠕变极限大大降低，还会使碳石墨化而引起脆性，故锅炉钢不应加铝，且限制在0.010%以下。
浅谈各种因素对钢材性能的影响姓名：*****系别: *****班级：*****学号：*****指导老师：*****浅谈各种因素对钢材性能的影响摘要：随着我国国民经济的不断发展和科学技术的进步，钢结构具有的强度高、重量轻、良好的加工性能和焊接性能和很好的可重复使用性，使得钢结构在我国的应用范围也在不断扩大。
为了确保结构质量和安全，这些钢材应具有较高的强度、塑形和韧性，以及良好的加工性能。
因此，了解各种因素对钢材性能的影响就显得尤为重要。
关键词：化学成分冶金工艺冷加工热处理温度一、钢中常存元素对钢性能的影响钢材中除了主要化学成分铁（Fe）以外，还含有少量的碳（C）、硅（Si）、锰（Mn）、磷（P）、硫（S）、氧（O）、氮（N）、钛（Ti）、钒（V）等元素，这些元素虽然含量少，但对钢材性能有很大影响：1、碳（C）碳是钢中的主要元素，当钢中含碳量在0.8%以下时，随着含碳量的增加，钢材的强度和硬度提高，而延伸率下降，塑性、韧性降低；但当含碳量在1.0%以上时，随着含碳量的增加，抗拉强度提高减缓，以致于随含C量增加而降低。
随着含碳量的增加，钢材的焊接性能变差（含碳量大于0.3%的钢材，可焊性显著下降），碳钢的耐腐蚀性降低，焊接性能和冷加工（冲压、拉拔）性能变坏。
2、锰（Mn）锰是炼钢时用来脱氧去硫而存在于钢中的，是钢中的有益元素，锰在碳钢中的含量一般为0.25-0.80%，在具有较高含Mn量的碳钢中，Mn含量可以达到1.2%。
锰具有很强的脱氧去硫能力，能消除或减轻氧、硫所引起的热脆性，也可以和S结合形成MnS，从而在相当大程度上消除S的有害影响，大大改善钢材的热加工性能，同时能提高钢材的强度和硬度。
钢中的Mn，除一部分形成夹杂物（硫化锰及锰的氧化物），其余部分溶于铁素体和渗碳体中。
锰是我国低合金结构钢中的主要合金元素。
Mn对碳钢的力学性能有良好影响，它能提高钢材的硬度、强度和耐磨性，在Mn含量不高时，可稍提高或不降低钢的面缩率和冲击韧性，在碳钢的Mn含量范围内，每增加0.1%Mn，大约使热轧钢材的抗拉强度增加7.8-12.7兆牛/米2，使屈服点提高7.8-9.8兆牛/米2，伸长率减小0.4%。
常存杂质对钢性能的影响实际使用的钢中，除了含有铁、碳与合金元素外，在冶炼过程中，不可避免地要带入一些杂质（如锰、硅、硫、磷、非金属类杂质以及某些气体，如氮、氢、氧等）。
这些杂质对钢的质量有很大的影响。
1．锰锰在钢中作为杂质存在时，一般均小于0.8%。
它来自作为炼钢原料的生铁及脱氧剂锰铁。
锰有很好的脱氧能力，还能与硫形成mns,以消除硫的有害作用。
这些反应产物大部分进入炉渣而被除去，小部分残留于钢中成为非金属夹杂物。
此外，在室温下锰能溶于铁素体，对钢有一定强化作用。
锰也能溶于渗碳体中，形成合金渗碳体。
但锰作为少量杂质存在时，它对钢的性能影响不显著。
2．硅硅在钢中作为杂质存在时，一般均小于0.4%,它也来自生铁与脱氧剂。
在室温下硅能溶于铁素体，对钢有一定的强化作用。
但硅作为少量杂质存在时，它对钢的性能影响也不显著。
3．硫硫是由生铁及燃料带入钢中的杂质。
在固态下，硫在铁中的溶解度极小，而是以fes的形态存在于钢中。
由于fes 的塑性差，使含硫较多的钢脆性较大。
更严重的是，fes与fe可形成低熔点（985℃）的共晶体，分布在奥氏体的晶界上。
当钢加热到约1200℃进行热压力加工时，晶界上的共晶体已溶化，晶粒间结合被破坏，使钢材在加工过程中沿晶界开裂，这种现象称为热脆性。
为了消除硫的有害作用，必须增加钢中含锰量。
锰与硫优先形成高熔点（1620℃）的硫化锰，并呈粒状分布在晶粒内，它在高温下具有一定塑造性，从而避免了热脆性。
硫化物是非金属夹杂物，会降低钢的机械性能，并在轧制过程中形成热加工纤维组织。
因此，通常情况下，硫是有害的杂质。
在钢中要严格限制硫的含量。
但含硫量较多的钢，可形成较多的mns，在切削加工中，mns能起断屑作用，可改善钢的切削加工性，这是硫有利的一面。
1．磷磷由生铁带入钢中，在一般情况下，钢中的磷能全部溶于铁素体中。
磷有强烈的固溶强化作用，使钢的强度、硬度增加，但塑性、韧性则显著降低。
这种脆化现象在低温时更为严重，故称为冷脆。
1 常存杂质元素对钢材性能的影响钢除含碳以外，还含有少量锰(Mn)、硅(Si)、硫(S)、磷(P)、氧（O）、氮（N）和氢（H）等元素。
这些元素并非为改善钢材质量有意加入的，而是由矿石及冶炼过程中带入的，故称为杂质元素。
这些杂质对钢性能是有一定影响，为了保证钢材的质量，在国家标准中对各类钢的化学成分都作了严格的规定。
1）硫硫来源于炼钢的矿石与燃料焦炭。
它是钢中的一种有害元素。
硫以硫化铁(FeS)的形态存在于钢中，FeS和Fe形成低熔点(985℃)化合物。
而钢材的热加工温度一般在1150～1200℃以上，所以当钢材热加工时，由于FeS化合物的过早熔化而导致工件开裂，这种现象称为“热脆”。
含硫量愈高，热脆现象愈严重，故必须对钢中含硫量进行控制。
高级优质钢：S＜0.02%～0.03%；优质钢：S＜0.03%～0.045%；普通钢：S＜0.055%～0.7%以下。
2）磷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：P＜0.025%；优质钢：P＜0.04%；普通钢：P＜0.085%。
3）锰锰是炼钢时作为脱氧剂加入钢中的。
由于锰可以与硫形成高熔点(1600℃)的MnS，一定程度上消除了硫的有害作用。
锰具有很好的脱氧能力，能够与钢中的FeO成为MnO进入炉渣，从而改善钢的品质，特别是降低钢的脆性，提高钢的强度和硬度。
因此，锰在钢中是一种有益元素。
一般认为，钢中含锰量在0.5%～0.8%以下时，把锰看成是常存杂质。
技术条件中规定，优质碳素结构钢中，正常含锰量是0.5%～0.8%；而较高含锰量的结构钢中，其量可达0.7%～1.2%。
4）硅硅也是炼钢时作为脱氧剂而加入钢中的元素。
硅与钢水中的FeO能结成密度较小的硅酸盐炉渣而被除去，因此硅是一种有益的元素。
硅在钢中溶于铁素体内使钢的强度、硬度增加，塑性、韧性降低。
镇静钢中的含硅量通常在0.1%～0.37%，沸腾钢中只含有0.03%～0.07%。
由于钢中硅含量一般不超过0.5%，对钢性能影响不大。
5）氧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。
6）氮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200～300℃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，可消除时效倾向。
7）氢钢中溶有氢会引起钢的氢脆、白点等缺陷。
白点常在轧制的厚板、大锻件中发现，在纵断面中可看到圆形或椭圆形的白色斑点；在横断面上则是细长的发丝状裂纹。
锻件中有了白点，使用时会发生突然断裂，造成不测事故。
因此，化工容器用钢，不允许有白点存在。
氢产生白点冷裂的主要原因是因为高温奥氏体冷至较低温时，氢在钢中的溶解度急剧降低。
当冷却较快时，氢原子来不及扩散到钢的表面而逸出，就在钢中的一些缺陷处由原子状态的氢变成分子状态的氢。
氢分子在不能扩散的条件下在局部地区产生很大压力，这压力超过了钢的强度极限而在该处形成裂纹，即白点。
2．1．2为了合金化而加入的合金元素，最常用的有硅、锰、铬、镍、钼、钨、钒，钛，铌、硼、铝等。
现分别说明它们在钢中的作用。
1）硅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；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。
缺点：使钢的焊接性能恶化。
2）锰①锰能提高钢的淬透性。
②锰对提高低碳和中碳珠光体钢的强度有显著的作用。
③锰对钢的高温瞬时强度有所提高。
缺点：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。
3）铬在钢中的作用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阻止石墨化⑤提高淬透性。
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。
4）镍在钢中的作用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。
5）钼在钢中的作用①钼对铁素体有固溶强化作用。
②提高钢热强性③抗氢侵蚀的作用。
④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。
6）钨在钢中的作用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。
7）钒在钢中的作用①热强性。
②钒能显著地改善普通低碳低合金钢的焊接性能。
8）钛在钢中的作用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并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。
9）铌在钢中的作用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10）硼在钢中的作用；①提高钢的淬透性。
②提高钢的高温强度。
强化晶界的作用。
11）铝在钢中的作用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各种元素对不锈钢的性能和组织的影响和作用1.铬在不锈钢中的决定作用：决定不锈钢性属的元素只有一种，这就是铬，每种不锈钢都含有一定数量的铬。
迄今为止，还没有不含铬的不锈钢。
铬之所以成为决定不锈钢性能的主要元素，根本的原因是向钢中添加铬作为合金元素以后，促使其内部的矛盾运动向有利于抵抗腐蚀破坏的方面发展。
这种变化可以从以下方面得到说明：①铬使铁基固溶体的电极电位提高②铬吸收铁的电子使铁钝化钝化是由于阳极反应被阻止而引起金属与合金耐腐蚀性能被提高的现象。
构成金属与合金钝化的理论很多，主要有薄膜论、吸附论及电子排列论。
2. 碳在不锈钢中的两重性碳是工业用钢的主要元素之一，钢的性能与组织在很大程度上决定于碳在钢中的含量及其分布的形式，在不锈钢中碳的影响尤为显著。
碳在不锈钢中对组织的影响主要表现在两方面，一方面碳是稳定奥氏体的元素，并且作用的程度很大（约为镍的30倍），另一方面由于碳和铬的亲和力很大，与铬形成—系列复杂的碳化物。
所以，从强度与耐腐烛性能两方面来看，碳在不锈钢中的作用是互相矛盾的。
认识了这一影响的规律，我们就可以从不同的使用要求出发，选择不同含碳量的不锈钢。
例如工业中应用最广泛的，也是最起码的不锈钢——0Crl3～4Cr13这五个钢号的标准含铬量规定为12～14％，就是把碳要与铬形成碳化铬的因素考虑进去以后才决定的，目的即在于使碳与铬结合成碳化铬以后，固溶体中的含铬量不致低于11.7％这一最低限度的含铬量。
就这五个钢号来说由于含碳量不同，强度与耐腐蚀性能也是有区别的，0Cr13～2Crl3钢的耐腐蚀性较好但强度低于3Crl3和4C r13钢，多用于制造结构零件，后两个钢号由于含碳较高而可获得高的强度多用于制造弹簧、刀具等要求高强度及耐磨的零件。
又如为了克服18－8铬镍不锈钢的晶间腐蚀，可以将钢的含碳量降至0.03％以下，或者加入比铬和碳亲和力更大的元素（钛或铌），使之不形成碳化铬，再如当高硬度与耐磨性成为主要要求时，我们可以在增加钢的含碳量的同时适当地提高含铬量，做到既满足硬度与耐磨性的要求，又兼顾—定的耐腐蚀功能，工业上用作轴承、量具与刃具有不锈钢9Cr18和9Cr17MoVCo钢，含碳量虽高达0.85～0.95％，由于它们的含铬量也相应地提高了，所以仍保证了耐腐蚀的要求。
总的来讲，目前工业中获得应用的不锈钢的含碳量都是比较低的，大多数不锈钢的含碳量在0.1～0.4％之间，耐酸钢则以含碳0.1～0.2％的居多。
含碳量大于0.4％的不锈钢仅占钢号总数的一小部分，这是因为在大多数使用条件下，不锈钢总是以耐腐蚀为主要目的。
此外，较低的含碳量也是出于某些工艺上的要求，如易于焊接及冷变形等3. 镍在不锈钢中的作用是在与铬配合后才发挥出来的镍是优良的耐腐蚀材料，也是合金钢的重要合金化元素。
镍在钢中是形成奥氏体的元素，但低碳镍钢要获得纯奥氏体组织，含镍量要达到24％；而只有含镍27％时才使钢在某些介质中的耐腐蚀性能显著改变。
所以镍不能单独构成不锈钢。
但是镍与铬同时存在于不锈钢中时，含镍的不锈钢却具有许多可贵的性能。
基于上面的情况可知，镍作为合金元素在不锈钢中的作用，在于它使高铬钢的组织发生变化，从而使不锈钢的耐腐蚀性能及工艺性能获得某些改善4. 锰和氮可以代替铬镍不锈钢中镍铬镍奥氏体钢的优点虽然很多，但近几十年来由于镍基耐热合金与含镍20％以下的热强钢的大量发展与应用，以及化学工业日益发展对不锈钢的需要量越来越大，而镍的矿藏量较少且又集中分布在少数地区，因此在世界范围内出现了镍在供和需方面的矛盾。
所以在不锈钢与许多其他合金领域（如大型铸锻件用钢、工具钢、热强钢等）中，特别是镍的资源比较缺乏的国家，广泛地开展了节镍和以其他元素代镍的科学研究与生产实践，在这方面研究和应用比较多的是以锰和氮来代替不锈钢与耐热钢中的镍。
在提高钢的耐腐蚀性能方面，锰的作用不大，如钢中的含锰量从0到10．4%变化，也不使钢在空气与酸中的耐腐蚀性能发生明显的改变。
