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一、钢中常存元素对钢性能的影响 : W; i- a4 E& q" h0 O. v 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）、 $ s& G7 H1 ]- s; z4 N$ w 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 ' ~$ j; I/ }7 Q5 f' O& O 对钢材性能有很大影响： 7 a% t; M. m% c% A" _. z1 _ 1、碳（C） F% W. x& H" e) [# r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 3 |) H# f) e8 v0 N7 f 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 1 s0 ?2 U! B- }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 / Z4 E; m8 H; F" n R* F; o 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 9 @4 o- ~' f* k8 L冷加工（冲压、拉拔）性能变坏。
2、锰（Mn） ; A* y2 O; d* X+ C3 H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 ; ?2 Z& t- u' g) \. s; V' z& k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 0 B! n6 D. P# \3 e$ I: C8 _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 $ C0 M3 m8 z( _; i* O5 h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。 4 i2 {4 @ M" f8 i& q 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 5 X0 N! ^" O8 c; | 中。锰是我国低合金结构钢中的主要合金元素。 * u; H( x4 E) B! c$ U 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 * B6 b. \1 d" Y5 K) P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 ; {/ m' G4 K" U( C3 _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/ 3 s% |5 @! w+ o1 l, s0 u# K5 O米2，伸长率减小0.4%。
3、硅（Si） 6 j" K" V3 J( o F& d5 q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 * g! S% V% T- E- t 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 : M. B! A1 A2 H& ~' [ W9 R8 d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 ' x$ l q: K0 Y, I2 M; X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 . C- o# d; V" A8 H丝拉拔是有害的。
4、硫（S） - k3 v( m! t1 u( i, j7 s' o 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 1 F$ _. K/ V0 s" s- x9 G SO2，炼钢时难以除尽。硫以硫化物夹杂的形式存在于固态钢中。 ; E( l/ ]/ D) U$ K0 O/ ?+ b# Q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 & D9 s( G1 k) @; G% O- Z( `/ X, O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 5 d" w7 m3 r* J' q# C% L 以钢液中S 与Mn 优先形成MnS。 2 Z; S4 I! S( v 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 ! A% M' v6 B& L. }' P0 f; W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。 ) i6 c/ `- a7 W4 e+ y 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 & B* g9 g4 L h! V# m" vSO2，造成焊缝中产生气孔和疏松。 * v+ E/ {1 X3 @: }. W/ D* f 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 J% ~0 k) N& E& U1 @ 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） 6 |* n% I" a0 p% t- ~ 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 9 _: n" }/ s! u8 Y1 G& ^ 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 5 G* v. ?& p5 _1 k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 9 Y# f6 \$ m0 \高切削性能和抗蚀性，故在易切削钢中可适当增加P 含量。 0 C- r2 X3 x7 i X; @0 \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 + @5 I3 ?1 G( L. a" C- f配合其他元素作为合金元素使用。
6、氧（O） + s X; w& P) {8 p$ Z6 @# v; H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 . k: K* I: a' f7 t" p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 3 S# @6 J) x R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 8 K/ b, Y# ]& `1 J# c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， 5 Z2 ?+ l/ U8 d! Q* e" @) v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 `; p$ `1 I, A8 W0 G& J) X 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） # ~$ T* h# Q0 \ 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。 ! b/ @/ ], y$ S; a0 T6 Z* { 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， 8 _% p9 P/ z/ [: c. T 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， / }" Q: X* r4 w9 ], M: f$ ^7 \* |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 9 U, T. K' j; l2 t 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 4 P" \" H) v& f 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 3 Q5 O V1 t; }9 o* o3 g 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） / }6 P/ \1 I; H* h3 v 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 # e4 A1 b2 c6 o' Z9 P% s7 _. w2 q3 H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， 3 F- S9 ?1 [0 c# S; O 可阻止奥氏体晶粒的长大。
9、钛（Ti） $ e" m X8 D) T" f+ H5 J9 l' S5 r' L 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 9 h1 T- W5 X1 j& _" C. {! z& I4 t) n 量合金元素。
10、钒（V） $ u! v7 u" i8 g' l# i- F0 n8 W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 ( l5 i- e6 V8 Z- s( ~! n D 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 - P# e: j9 k' f5 X1 f/ A 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 6 Q" E" I- @" o2 E7 R; v& v 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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