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一、钢中常存元素对钢性能的影响 ; C/ a3 G. f/ s" ]- h, [ 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）、 4 L8 _1 ^8 V4 a% [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 # }; w% a- O. b$ N 对钢材性能有很大影响： * n7 h$ N Y! i* y2 A 1、碳（C） - U* Z+ E! d, B; }5 A/ k 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 4 l7 n- Y( S9 K 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 5 H+ U, r! k, ]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 ) b, N H( k$ q- q/ M0 ^6 d8 v 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 - n" N# d( [6 {- s/ a 冷加工（冲压、拉拔）性能变坏。
2、锰（Mn） 9 Y: Z* r) Q4 d( ?! [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 5 B0 y7 C3 Z1 a+ t1 ^! G1 M t 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 8 E5 R1 u6 \: q \" ` 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 2 W2 w& E0 C0 `6 w 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。 3 i% ?4 U) Z3 l 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 - v- S% d# @! z# C k; [ 中。锰是我国低合金结构钢中的主要合金元素。 ! l. E- u* Q$ t) e, {; s5 I" m3 i 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 ! ~3 Y. c/ @. j$ T3 [% e4 `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 & u5 N: F% Y: ~4 b0 p0.1%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/ " A$ h% Z1 i$ Y& _, k) d# U 米2，伸长率减小0.4%。
3、硅（Si） 1 T- D' N3 e1 H0 `; e 硅是一种脱氧剂，脱氧作用比Mn 还强，在钢中的含量≤0.50%。Si 能增大钢液的流动 * v& t6 E' x% [ 性，碳钢中每增加0.1%的Si，可使热轧钢材的抗拉强度提高约7.8-8.8 兆牛/米2，屈服点提 & T+ D+ Q! B; Y# r高约3.9-4.9 兆牛/米2，伸长率下降约0.5%，面缩率和冲击韧性下降不明显，但是Si 含量超 / ^% g) ~: M4 y' i: u过0.8-1.0%时，则引起面缩率下降，特别是冲击韧性显著降低。Si 以硅酸存在于钢中，对钢 9 w; p) w0 K) I9 N* a; T. s. V 丝拉拔是有害的。
4、硫（S） 3 B# M( A3 D3 X( M1 [一般来说，硫是有害元素，它主要来自生铁原料、炼钢时加入的矿石和燃料产物中的 ( M: k4 b1 Z% I6 ESO2，炼钢时难以除尽。硫以硫化物夹杂的形式存在于固态钢中。 6 x8 a- f7 B0 r5 u1 p4 n; R硫的最大危害是引起钢在热加工时开裂，即产生热脆，造成热脆的原因是由于硫的严重 , F; i) {8 b& }. U. M) z 偏析。通过加入Mn 来避免钢中形成FeS，以防止热脆，Mn 比Fe 对S 有较在的亲和力，所 ! v9 E2 [7 M; w8 m以钢液中S 与Mn 优先形成MnS。 ) q: C# U* P3 `& |* V; p }! c4 a 硫通过形成硫化物夹杂而对钢的力学性能发生影响，增加钢中的含 S 量，使硫化物的 " E7 D8 \& E& l' ?4 t, C含量增高，钢的范性和韧性将降低，同时钢材力学性能的方向性增大，钢的热加工性能变坏。 4 P* R" B7 T# i8 m4 c硫对钢的焊接性能有不良影响，容易导致焊缝热裂，在焊接过程中，S 易于氧化生成 . o' w5 ^1 @$ @1 x( n; q: l SO2，造成焊缝中产生气孔和疏松。 & _4 \0 Y5 v2 A' D6 k7 j 硫能提高钢材的切削加工性，这是 S 的有益作用，所以在制造要求表面粗糙度较细而 9 a) `2 D3 o( f/ a8 \ z4 m7 I" ] 强度要求不十分严格的零件时，可采用含S 高的易切削钢。
5、磷（P） 9 U* ~& r! A- q" W6 c. a9 l& P! N 一般说来，P 是有害杂质元素，它来自于矿石和生铁等炼钢原料，炼钢时难以除尽。随 8 x; }' h# s4 a 着磷含量的增加，钢材的强度、屈强比、硬度均提高，而塑性和韧性显著降低。特别是温度 9 Y6 ]8 M H6 R) w) T r |, l% R 愈低，对塑性和韧性的影响愈大，显著加大钢材的冷脆性，P 的有害影响主要在此。P 能提 # f( P/ @1 M6 D7 t' a2 S5 T 高切削性能和抗蚀性，故在易切削钢中可适当增加P 含量。 / I! p) T6 i9 R1 |+ p& Y1 V0 } 磷也使钢材的可焊性显著降低。但磷可提高钢材的耐磨性和耐蚀性，故在低合金钢中可 6 F( q, I7 q% Q( K3 O 配合其他元素作为合金元素使用。
6、氧（O） " e- B# c" n7 Q+ {* X氧是钢中的有害元素。氧在钢中的溶解度很小，在钢中，氧几乎全部以氧化物的形式存 6 {6 ^) e+ A1 E4 X在，至于形成什么样的氧化物是由所加入的脱氧元素的种类和数量而定，钢种各种氧化物的 0 Q1 v8 N8 f3 W0 n' u& C9 |( F3 D1 e总量随着钢中含氧量增加而增加，含氧量对钢力学性能的影响夹杂对力学性能的影响实质上 9 }0 Z3 H- [; S4 `" V6 o 也就是氧化物夹杂对力学性能的影响，总的来说，随钢中含氧量增加，钢材的强度有所提高， , R% D! q, F; ?/ _* q4 v( A1 [ 但钢的范性、韧性降低，氧化物夹杂使钢的耐腐蚀性、耐磨性降低，可焊性变差，使冷冲压 3 V/ V2 }* t7 e: r( g5 p" L性、锻造加工性及切削加工性变坏。氧的存在会造成钢材的热脆性。
7、氮（N） 9 ]7 p/ v) X B0 K5 A; Y4 t钢中的N 来自于炉料，也来自于炉气中。氮对钢材性能的影响与碳、磷相似。 . K$ K/ X5 J2 ~' k8 ~ N 引起碳钢的淬火时效和形变时效，从而对碳钢的性能产生影响。由于N 的时效作用， ; Q! t, } U- z: T1 r 钢的硬度、强度升高，范性和韧性降低，可焊性变差，冷脆性加剧对于普通低合金钢来说， 1 o! a- U- K6 B 时效现象是有害的，因而 N 是有害元素。氮在铝、铌、钒等元素的配合下可以减少其不利 8 n/ e$ F' O& a+ o1 P ]2 \影响，改善钢材性能，可作为低合金钢的合金元素使用。向钢中加入足够数量的 Al，使之 + {, n& } w' {$ K" F% g 除与O 结合外，还有有相当数量的 Al 溶解在固溶体中，通过热轧后的缓冷或 700-800℃保 7 ?, b2 Z3 C' [- B- t温，能与N 结合形成AlN，减弱或完全消除在较低温度发生的时效现象。
8、铝（Al） 5 m4 G- y" q; N5 F4 v; U是作为脱氧剂加入钢中。碳钢中 Al 的含量一般小于 0.10%，加入钢中的 Al 部分与 O ; N; U4 I4 ^" `* l2 ]5 J5 ~形成Al2O3 或含有的各种夹杂物，部分溶于固态铁中随加热或冷却条件的不同，形成AlN， % V4 \" q* A# N% E8 [6 ^可阻止奥氏体晶粒的长大。
9、钛（Ti） 9 I& S9 n+ Q/ p9 u m 钛是强脱氧剂。钛能显著提高强度，改善韧性、可焊性，但稍降低塑性。钛是常用的微 $ D* n" y( f2 x9 k& a6 J 量合金元素。
10、钒（V） 4 n! \, G% h* M6 Y5 {1 P. O 钒是弱脱氧剂。钒加入钢中可减弱碳和氮的不利影响，有效地提高强度，但有时也会增 0 N B2 P/ N8 } 加焊接淬硬倾向，钒也是常用的微量合金元素。
11、其它杂质元素 8 Y0 k# v6 N' n- {; y- ` 常见的有Ni、Cr、Cu 等，由废钢和矿石带入，一般控制在0.3%以下。Cu 对抗腐蚀有 0 B. }$ z N6 }. R9 A. z# \! U 良好作用，Cr 提高钢的淬透性、抗腐蚀稳定性和抗氧化性。
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