元素

對(duì)鋼材性能的影響

H  

（氫）

H是一般鋼中最有害的元素,，鋼中溶有氫會(huì)引起鋼的氫脆、白點(diǎn)等缺陷,。氫與氧,、氮一樣，在固態(tài)鋼中溶解度極小,，在高溫時(shí)溶入鋼液,，冷卻時(shí)來(lái)不及逸出而積聚在組織中形成高壓細(xì)微氣孔，使鋼的塑性,、韌度和疲勞強(qiáng)度急劇降低,，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成裂紋、脆斷,。“氫脆”主要出現(xiàn)在馬氏體鋼中,，在鐵氧體鋼中不十分突出,，一般與硬度和含碳量一起增加。

另一方面,，H能提高鋼的磁導(dǎo)率,，但也會(huì)使矯頑力和鐵損增加（加H后矯頑力可增大0.5～2倍）。

B   （硼）

B在鋼中的主要作用是增加鋼的淬透性,，從而節(jié)約其他較稀貴的金屬,，與鎳、鉻,、鉬等,。為了這一目的，其含量一般規(guī)定在0.001%～0.005%范圍內(nèi),。它可以代替1.6%的鎳,、0.3%的鉻或0.2%的鉬，以硼代鉬應(yīng)注意,，因鉬能防止或降低回火脆性,，而硼卻略有促進(jìn)回火脆性的傾向，所以不能用硼將鉬完全代替,。

中碳碳素鋼中加硼,，由于提高了淬透性，可使厚20mm以上的鋼材調(diào)質(zhì)后性能大為改善,，因此，可用40B和40MnB鋼代替40Cr,，可用20Mn2TiB鋼代替20CrMnTi滲碳鋼,。但由于硼的作用隨鋼中碳的含量的增加而減弱，甚至消失,，在選用含硼滲碳鋼時(shí),，必須考慮到零件滲碳后，滲碳層的淬透性將低于芯部的淬透性的這一特點(diǎn),。

彈簧鋼一般要求完全淬透,，通常彈簧面積不大，采用含硼鋼有利,。對(duì)高硅彈簧鋼硼的作用波動(dòng)較大,，不便采用。

硼和氮及氧有強(qiáng)的親和力,，沸騰鋼中加入0.007%的硼,，可以消除鋼的時(shí)效現(xiàn)象。

C    （碳）

C是僅次于鐵的主要元素,，它直接影響鋼材的強(qiáng)度,、塑性,、韌性和焊接性能等。  

當(dāng)鋼中含碳量在0.8%以下時(shí),，隨著含碳量的增加,，鋼材的強(qiáng)度和硬度提高，而塑性和韌性降低,；但當(dāng)含碳量在1.0%以上時(shí),，隨著含碳量的增加，鋼材的強(qiáng)度反而下降,。

隨著含碳量的增加,，鋼材的焊接性能變差（含碳量大于0.3%的鋼材，可焊性顯著下降）,，冷脆性和時(shí)效敏感性增大,，耐大氣銹蝕性下降。

N 

（氮）

N對(duì)鋼材性能的影響與碳,、磷相似,，隨著氮含量的增加，可使鋼材的強(qiáng)度顯著提高,，塑性特別是韌性也顯著降低,，可焊性變差，冷脆性加??；同時(shí)增加時(shí)效傾向及冷脆性和熱脆性，損壞鋼的焊接性能及冷彎性能,。因此,，應(yīng)該盡量減小和限制鋼中的含氮量。一般規(guī)定氮含量應(yīng)不高于0.018%,。

氮在鋁,、鈮、釩等元素的配合下可以減少其不利影響,，改善鋼材性能,，可作為低合金鋼的合金元素使用。有些牌號(hào)的不銹鋼,，適當(dāng)增加N的含量,，可以減少Cr的使用量，可以有效降低成本,。

O   （氧）

O在鋼中是有害元素,。它是在煉鋼過(guò)程中自然進(jìn)入鋼中的，盡管在煉鋼末期要加入錳,、硅,、鐵和鋁進(jìn)行脫氧,，但不可能除盡。鋼水凝固期間,，溶液中氧和碳反應(yīng)會(huì)生成一氧化碳,，可以造成氣泡。氧在鋼中主要以FeO,、MnO,、SiO2、Al2O3等夾雜形式存在,，使鋼的強(qiáng)度,、塑性降低。尤其是對(duì)疲勞強(qiáng)度,、沖擊韌性等有嚴(yán)重影響,。

氧會(huì)使硅鋼中鐵損增大，磁導(dǎo)率及磁感強(qiáng)度減弱,，磁時(shí)效作用加劇,。

Mg  （鎂）

鎂能使鋼中夾雜物數(shù)量減少、尺寸減小,、分布均勻,、形態(tài)改善等。微量鎂能改善軸承鋼的碳化物尺寸及分布,，含鎂軸承鋼的碳化物顆粒細(xì)小均勻,。當(dāng)鎂含量為0.002%～0.003% ,其抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度增加5%以上，塑性基本保持不變,。

Al   （鋁）

鋁作為脫氧劑或合金化元素加入鋼中,，鋁脫氧能力比硅、錳強(qiáng)得多,。鋁在鋼中的主要作用是細(xì)化晶粒,、固定鋼中的氮,，從而顯著提高鋼的沖擊韌性,，降低冷脆傾向和時(shí)效傾向性。如D級(jí)碳素結(jié)構(gòu)鋼要求鋼中酸溶鋁含量不小于0.015%,，深沖壓用冷軋薄鋼板08AL要求鋼中酸溶鋁含量為0.015%―0.065%,。

鋁還可提高鋼的抗腐蝕性能，特別是與鉬,、銅,、硅、鉻等元素配合使用時(shí),，效果更好,。

鉻鉬鋼和鉻鋼中含Al可增加其耐磨性,。高碳工具鋼中Al的存在可使產(chǎn)生淬火脆性。鋁的缺點(diǎn)是影響鋼的熱加工性能,、焊接性能和切削加工性能,。

Si   （硅）

Si是煉鋼過(guò)程中重要的還原劑和脫氧劑：對(duì)于碳鋼中的很多材質(zhì)來(lái)說(shuō)，都含有0.5%以下的Si,，這些Si一般是由于煉鋼過(guò)程中作為還原劑和脫氧劑而帶入的,。

硅能溶于鐵素體和奧氏體中提高鋼的硬度和強(qiáng)度，其作用僅次于磷,，較錳,、鎳、鉻,、鎢,、鉬、釩等元素強(qiáng),。但含硅量超過(guò)3%時(shí),，將顯著降低鋼的塑性和韌性。硅能提高鋼的彈性極限,、屈服強(qiáng)度和屈服比（σs/σb）,，以及疲勞強(qiáng)度和疲勞比（σ-1/σb）等。這是硅或硅錳鋼可作為彈簧鋼種的緣故,。

硅能降低鋼的密度,、熱導(dǎo)率和電導(dǎo)率。能促使鐵素體晶粒粗化,，降低矯頑力,。有減小晶體的各向異性傾向，使磁化容易,，磁阻減小,，可用來(lái)生產(chǎn)電工用鋼，所以硅鋼片的磁阻滯損耗較低,。硅能提高鐵素體的導(dǎo)磁率,，使鋼片在較弱磁場(chǎng)下有較高的磁感強(qiáng)度。但在強(qiáng)磁場(chǎng)下硅降低鋼的磁感強(qiáng)度,。硅因有強(qiáng)的脫氧力,，從而減少了鐵的磁時(shí)效作用。

含硅的鋼在氧化氣氛中加熱時(shí),，表面將形成一層SiO2薄膜,，從而提高鋼在高溫時(shí)的抗氧化性。

硅能促使鑄鋼中的柱狀晶成長(zhǎng)，降低塑性,。硅鋼若加熱時(shí)冷卻較快,，由于熱導(dǎo)率低，鋼的內(nèi)部和外部溫差較大,，因而斷裂,。

硅能降低鋼的焊接性能。因?yàn)榕c氧的結(jié)合能力硅比鐵強(qiáng),，在焊接時(shí)容易生成低熔點(diǎn)的硅酸鹽,，增加熔渣和融化金屬的流動(dòng)性，引起噴濺現(xiàn)象,，影響焊接質(zhì)量,。硅是良好的脫氧劑。用鋁脫氧時(shí)酌情加一定量的硅,，能顯著提高率的脫氧性,。硅在鋼中本來(lái)就有一定的殘存，這是由于煉鐵煉鋼時(shí)作為原料帶入的,。在沸騰鋼中,，硅限制在<0.07%，有意加入時(shí),，則在煉鋼時(shí)加入硅鐵合金,。

P   （磷）

P是由礦石帶入鋼中的，一般說(shuō)磷也是有害元素,。磷雖能使鋼材的強(qiáng)度,、硬度增高，但引起塑性,、沖擊韌性顯著降低,。特別是在低溫時(shí)，它使鋼材顯著變脆,，這種現(xiàn)象稱"冷脆",。冷脆使鋼材的冷加工及焊接性變壞，含磷愈高,，冷脆性愈大,，故鋼中對(duì)含磷量控制較嚴(yán)。高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼：P＜0.025%,；優(yōu)質(zhì)鋼：P＜0.04%,；普通鋼：P＜0.085%,。

P的固溶強(qiáng)化及冷作硬化作用很好,，與銅聯(lián)合使用，提高低合金高強(qiáng)度鋼的耐大氣腐蝕性能，但降低其冷沖壓性能,，與硫,、錳聯(lián)合使用，改善切削性,，增加回火脆性及冷脆敏感性,。

磷可提高比電阻，且由于容易粗晶而可使矯頑力和渦流損失降低,，于磁感而言,，則在弱中磁場(chǎng)下磷含量高的鋼磁感會(huì)提高，含P硅鋼的熱加工也并不困難,，但由于它會(huì)使硅鋼具冷脆性,，含量≯0.15%（如冷軋電機(jī)用硅鋼含P=0.07～0.10%）。

磷是強(qiáng)化鐵素體作用最強(qiáng)的元素,。（P對(duì)硅鋼再結(jié)晶溫度和晶粒長(zhǎng)大的影響將超過(guò)同等硅含量作用的4～5倍,。）

S   （硫）

硫來(lái)源于煉鋼的礦石與燃料焦炭。它是鋼中的一種有害元素,。硫以硫化鐵(FeS)的形態(tài)存在于鋼中,，FeS和Fe形成低熔點(diǎn)(985℃)化合物。而鋼材的熱加工溫度一般在1150～1200℃以上,，所以當(dāng)鋼材熱加工時(shí),，由于FeS化合物的過(guò)早熔化而導(dǎo)致工件開裂，這種現(xiàn)象稱為“熱脆”,。降低鋼的延展性和韌性,，在鍛造和軋制時(shí)造成裂紋。硫?qū)附有阅芤膊焕?，降低耐腐蝕性,。高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼：S＜0.02%～0.03%；優(yōu)質(zhì)鋼：S＜0.03%～0.045%,；普通鋼：S＜0.055%～0.7%以下,。

由于其切屑發(fā)脆而可得到非常光澤的表面，所以可用于制要求負(fù)荷不大而具高表面光潔度的鋼制件（名為快削鋼）,，（如Cr14）有意加進(jìn)少量的硫（=0.2～0.4%）,。 某些高速鋼工具鋼進(jìn)行硫化表面。

K/Na     （鉀/鈉）

鉀/鈉可作為變質(zhì)劑使白口鐵中碳化物團(tuán)球化,，使白口鐵（以及萊氏體鋼）) 　

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