化学成分对钢性能的影响-17页文档资料
钢材中各元素对性能性的影响
钢材中各元素对性能性的影响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%。
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。
2、硅（Si）：在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂，所以镇静钢含有0.15－0.30%的硅。
如果钢中含硅量超过0.50-0.60%,硅就算合金元素。
硅能显著提高钢的弹性极限，屈服点和抗拉强度，故广泛用于作弹簧钢。
在调质结构钢中加入 1.0－1.2%的硅，强度可提高15－20%。
硅和钼、钨、铬等结合，有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用，可制造耐热钢。
含硅1－4%的低碳钢，具有极高的导磁率，用于电器工业做矽钢片。
硅量增加，会降低钢的焊接性能。
3、锰（Mn）：在炼钢过程中，锰是良好的脱氧剂和脱硫剂，一般钢中含锰0.30-0.50%,在碳素钢中加入0.70%以上时就算“锰钢”，较一般钢量的钢不但有足够的韧性，且有较高的强度和硬度，提高钢的淬性，改善钢的热加工性能，如16Mn钢比A3屈服点高40%。
含锰11－14%的钢有极高的耐磨性，用于挖土机铲斗，球磨机衬板等。
锰量增高，减弱钢的抗腐蚀能力，降低焊接性能。
4、磷（P）：在一般情况下，磷是钢中有害元素，增加钢的冷脆性，使焊接性能变坏，降低塑性，使冷弯性能变坏。
因此通常要求钢中含磷量小于0.045%，优质钢要求更低些。
5、硫（S）：硫在通常情况下也是有害元素。
使钢产生热脆性，降低钢的延展性和韧性，在锻造和轧制时造成裂纹。
硫对焊接性能也不利，降低耐腐蚀性。
所以通常要求硫含量小于0.055%，优质钢要求小于0.040%。
在钢中加入0.08-0.20%的硫，可以改善切削加工性，通常称易切削钢。
6、铬（Cr）：在结构钢和工具钢中，铬能显著提高强度、硬度和耐磨性，但同时降低塑性和韧性。
化学元素对钢性能的影响
化学元素对钢性能的影响钢是由主要成分为铁和碳的合金，但是其性能也受到其他化学元素的影响。
不同的化学元素可以通过形成固溶体、析出物、强化相等方式，对钢的性能产生显著的影响。
以下将重点讨论一些常见的化学元素对钢的性能的影响。
1. 碳（Carbon）：碳是钢中的主要合金元素之一，碳含量的增加可以提高钢的硬度和强度。
高碳钢通常具有较高的强度，但在焊接性方面可能会受到一些限制，而低碳钢则具有更好的可焊性。
2. 硅（Silicon）：硅是钢中的常见合金元素，其主要作用是提高钢的脆性转变温度和抗氧化性能。
适量的硅含量可以提高钢的强度和耐磨性。
3. 锰（Manganese）：锰是一种常用的微合金元素，能够提高钢的硬度和强度。
适量的锰含量可以提高钢的淬透性，使钢的焊接性能和冷加工性能得到改善。
4. 磷（Phosphorus）：磷的含量对钢的韧性和强度有明显的影响。
磷含量过高会使钢的韧性下降，影响钢的冷加工性能和可焊性。
5. 硫（Sulfur）：硫的含量对钢的韧性和冷加工性能也有重要影响。
硫含量过高会使钢变得脆性，但适量的硫含量可以提高钢的加工性能。
6. 镍（Nickel）：镍主要用于提高钢的耐腐蚀性和耐高温性能。
镍含量适当时，可增加钢的韧性和延展性。
7. 铬（Chromium）：铬主要用于提高钢的耐腐蚀性和抗氧化性能。
铬还可以提高钢的硬度和强度。
8. 钼（Molybdenum）：钼可以提高钢的高温强度和耐腐蚀性。
钼含量适当时，可以提高钢的韧性和硬度。
9. 钛（Titanium）：钛主要用于碳钢中，可以提高钢的强度和耐蚀性。
钛还可以用于控制晶粒尺寸，改善钢的强度和韧性。
需要指出的是，以上列举的化学元素只是对钢的性能产生了主要影响，实际上还有很多其他化学元素也会对钢的性能产生影响。
此外，除了化学元素的影响外，不同的热处理方式和工艺参数也会对钢的性能产生重要的影响。
总结而言，化学元素通过改变钢的组织结构、析出物相、固溶体等条件，对钢的性能产生显著的影响。
钢的晶体组织和化学成分及其对钢性
钢的晶体组织和化学成分及其对钢性能的影晌三、钢的晶体组织和化学成分及其对钢性能的影晌（一）钢的组织（1）铁素体：是碳在α-Fe中的固溶体。
其晶格原子间空隙较小，溶入碳少，滑移面较多，晶格畸变小，所以受力时强度低而塑性好。
抗拉强度约为250MPa，伸长率约为50%。
（2）渗碳体：是铁和碳组成的化合物（Fe3C）。
含碳量6.67% ，晶体结构复杂，性质硬而脆，抗拉强度很低。
（3）珠光体：是铁素体和渗碳体的机械混合物。
含碳量0.8% ，其强度较高，塑性和韧性介于铁素体和渗碳体之间。
建筑钢材的含碳量不大于0.8% ，其基本组织为铁素体和珠光体。
含碳量增大时，珠光体的相对含量随之增大，铁素体则相应减小。
因而，强度随之提高，但塑性和韧性则相应下降。
（二）钢的化学成分对钢材性能的影响1.碳建筑钢材含碳量不大于0.8%。
当碳含量提高，钢中的珠光体随之增多，故强度和硬度相应提高，而塑性和韧性则相应降低。
碳是显著降低钢材可焊性元素之一，含碳量超过0.3%时钢的可焊性显著降低。
碳还增加钢的冷脆性和时效敏感性，降低抗大气锈蚀性。
2.硅硅在钢中除少量呈非金属夹杂物外，大部分溶于铁素体中。
当含量较低（小于1%）时，可提高钢材的强度，对塑性和韧性影响不明显。
硅是我国钢筋用钢材中的主加合金元素。
3.锰锰溶于铁素体中。
锰能消减硫和氧所引起的热脆性，使钢材的热加工性质改善。
锰溶于铁素体中使其强化，并起到细化珠光体作用，使强度提高。
锤是我国低合金结构钢的主加合金元素，含量一般在1%~2%范围内。
4.磷磷是碳钢中的有害杂质。
主要溶于铁素体起强化作用。
含量提高，钢材的强度提高，塑性和韧性显著下降。
特别是温度愈低，对塑性和韧性的影响愈大。
磷在钢中的偏析倾向强烈，一般认为：磷的偏析富集，使铁素体品格严重畸变，是钢材冷脆性显著增大的原因。
磷使钢材变脆的作用，使它显著降低钢材的可焊性。
磷可提高钢的耐磨性和耐蚀性，在低合金钢中可配合其他元素作为合金元素使用。
各种元素对钢材性能的影响
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%。
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。
2、硅（Si）：在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂，所以镇静钢含有0.15－0.30%的硅。
如果钢中含硅量超过0.50-0.60%,硅就算合金元素。
硅能显著提高钢的弹性极限，屈服点和抗拉强度，故广泛用于作弹簧钢。
在调质结构钢中加入1.0－1.2%的硅，强度可提高15－20%。
硅和钼、钨、铬等结合，有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用，可制造耐热钢。
含硅1－4%的低碳钢，具有极高的导磁率，用于电器工业做矽钢片。
硅量增加，会降低钢的焊接性能。
3、锰（Mn）：在炼钢过程中，锰是良好的脱氧剂和脱硫剂，一般钢中含锰0.30－0.50%。
在碳素钢中加入0.70%以上时就算“锰钢”，较一般钢量的钢不但有足够的韧性，且有较高的强度和硬度，提高钢的淬性，改善钢的热加工性能，如16Mn钢比A3屈服点高40%。
含锰11－14%的钢有极高的耐磨性，用于挖土机铲斗，球磨机衬板等。
锰量增高，减弱钢的抗腐蚀能力，降低焊接性能。
4、磷（P）：在一般情况下，磷是钢中有害元素，增加钢的冷脆性，使焊接性能变坏，降低塑性，使冷弯性能变坏。
因此通常要求钢中含磷量小于0.045%，优质钢要求更低些。
5、硫（S）：硫在通常情况下也是有害元素。
使钢产生热脆性，降低钢的延展性和韧性，在锻造和轧制时造成裂纹。
硫对焊接性能也不利，降低耐腐蚀性。
所以通常要求硫含量小于0.055%，优质钢要求小于0.040%。
在钢中加入0.08-0.20%的硫，可以改善切削加工性，通常称易切削钢。
6、铬（Cr）：在结构钢和工具钢中，铬能显著提高强度、硬度和耐磨性，但同时降低塑性和韧性。
铬又能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性，因而是不锈钢，耐热钢的重要合金元素。
钢筋-钢材的化学成分及其对钢材性能的影响
钢材的化学成分及其对钢材性能的影响钢材的化学成分及其对钢材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。
碳是决定钢材性能的最重要元素。
碳对钢材性能的影响如图6-3所示：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。
图6-3 含碳量对碳素钢性能的影响——抗拉强度；——冲击韧性；——伸长率；——断面收缩率；HB——硬度一般工程所用碳素钢均为低碳钢，即含碳量小于0.25%；工程所用低合金钢，其含碳量小于0.52%。
2．硅。
硅是作为脱氧剂而存在于钢中，是钢中的有益元素。
硅含量较低（小于1.0%）时，能提高钢材的强度，而对塑性和韧性无明显影响。
3．锰。
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，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。
锰是我国低合金结构钢中的主要合金元素。
4．磷。
磷是钢中很有害的元素。
随着磷含量的增加，钢材的强度、屈强比、硬度均提高，而塑性和韧性显著降低。
特别是温度愈低，对塑性和韧性的影响愈大，显著加大钢材的冷脆性。
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，故在低合金钢中可配合其他元素作为合金元素使用。
5．硫。
硫是钢中很有害的元素。
硫的存在会加大钢材的热脆性，降低钢材的各种机械性能，也使钢材的可焊性、冲击韧性、耐疲劳性和抗腐蚀性等均降低。
6．氧。
氧是钢中的有害元素。
随着氧含量的增加，钢材的强度有所提高，但塑性特别是韧性显著降低，可焊性变差。
化学成分对钢材性能的影响
化学元素对钢的性能的影响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，当碳量超过0.23%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。
碳是决定钢材性能的最重要元素。
碳对钢材性能的影响如图6-3所示：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）：在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂，所以镇静钢含有0.15－0.30%的硅。
如果钢中含硅量超过0.50-0.60%,硅就算合金元素。
硅能显著提高钢的弹性极限，屈服点和抗拉强度，故广泛用于作弹簧钢。
在调质结构钢中加入1.0－1.2%的硅，强度可提高15－20%。
硅和钼、钨、铬等结合，有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用，可制造耐热钢。
含硅1－4%的低碳钢，具有极高的导磁率，用于电器工业做矽钢片。
硅量增加，会降低钢的焊接性能。
3、锰（Mn）：在炼钢过程中，锰是良好的脱氧剂和脱硫剂，一般钢中含锰0.30－0.50%。
在碳素钢中加入0.70%以上时就算“锰钢”，较一般钢量的钢不但有足够的韧性，且有较高的强度和硬度，提高钢的淬性，改善钢的热加工性能，如16Mn钢比A3屈服点高40%。
含锰11－14%的钢有极高的耐磨性，用于挖土机铲斗，球磨机衬板等。
锰量增高，减弱钢的抗腐蚀能力，降低焊接性能。
4、磷（P）：在一般情况下，磷是钢中有害元素，增加钢的冷脆性，使焊接性能变坏，降低塑性，使冷弯性能变坏。
因此通常要求钢中含磷量小于0.045%，优质钢要求更低些。
5、硫（S）：硫在通常情况下也是有害元素。
钢中化学元素对性能的影响
钢中化学元素对性能的影响钢的化学成分是控制钢材性能变化的内因，钢材的生产工艺条件是影响钢材性能的外因。
在实际生产中可以在规定范围内适当选择成分会计师来满足性能要求，也可以通过不同生产工艺制度，特别是控制轧制、控制冷却及热处理来改善钢材性能。
1、碳对钢性能的影响碳主要以碳化物形式存在于钢中，碳是决定钢的强度的主要元素。
碳含量升高时，强度、硬度提高，而塑性、韧性和冲击降低，冷脆倾向性和时效倾向性提高。
随着钢中含碳量提高，焊接性能显著下降，因此，用于焊接结构的低合金高强度钢，含碳量不超过0.25%，一般应不大于0.20%。
碳含量高低对热处理制度的确定有很大影响。
2、硅对钢性能的影响硅能显著提高强度，可提高钢的抗腐蚀能力和抗高温氧化能力。
对小于0.8—1.0%的硅，虽使钢延利率、收缩率和冲击韧性有所降低，但不显著。
硅含量过高至1—3%时，钢变脆，使冷脆转变温度提高，使钢的时效敏感性提高。
硅作为硅钢的主要成分能降低铁损，增加磁感应强度。
3、锰对钢性能的影响锰常作为脱氧剂或合金元素加入钢中，与钢水中的S、O反应生成的MnS和MnO熔点较高且易上浮排除，可消除FeO和FeS引起的热脆，改善了结构钢的热加工性能，一般要求Mn/S大于10倍，锰还可降低冷脆性，可溶下地渗碳体形成碳化物[Mn3C;(Fe、Mn)3C]，增加钢的强度。
通常，愿意用低碳高锰钢作焊接结构钢，一般情况下Mn/C比值越大（达2.5 以上），钢的低温韧性越好。
当Mn在0.80—1.0%以下时，几乎不降低钢的塑性和韧性，甚至对后者还有所提高。
当Mn超出1.0%时，在提高可度的同时降低钢的塑性和韧性。
当Mn 在2.0%以下时，对焊接性能影响不大，继续增加时，焊接性能变坏。
锰能提加钢的淬透性、碉磨性。
4、磷对钢性能影响磷在钢中以Fe3P和Fe2P形态存在。
溶于纯铁的磷，能使铁的晶粒急剧歪扭，因而使钢的强度、硬度增高，但塑性、韧性下降，尤其在低温时韧性降低得最厉害，这种现象称为“冷脆”。
钢的化学成分及对性能的影响
N
氮能提高钢的强度，低温韧性和焊接性，增加时效敏感性。
稀土
REห้องสมุดไป่ตู้
稀土元素是指元素周期表中原子序数为57-71的15个镧系元素。这些元素都是金属，但他们的氧化物很象“土”，所以习惯上称稀土。钢中加入稀土，可以改变钢中夹杂物的组成、形态、分布和性质，从而改善了钢的各种性能，如韧性、焊接性，冷加工性能。在犁铧钢中加入稀土，可提高耐磨性。
在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂，所以镇静钢含有－%的硅。如果钢中含硅量超过硅就算合金元素。硅能显著提高钢的弹性极限，屈服点和抗拉强度，故广泛用于作弹簧钢。在调质结构钢中加入－%的硅，强度可提高15－20%。硅和钼、钨、铬等结合，有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用，可制造耐热钢。含硅1－4%的低碳钢，具有极高的导磁率，用于电器工业做矽钢片。硅量增加，会降低钢的焊接性能。
铬
Cr
在结构钢和工具钢中，铬能显著提高强度、硬度和耐磨性，但同时降低塑性和韧性。铬又能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性，因而是不锈钢，耐热钢的重要合金元素。
镍
Ni
镍能提高钢的强度，而又保持良好的塑性和韧性。镍对酸碱有较高的耐腐蚀能力，在高温下有防锈和耐热能力。但由于镍是较稀缺的资源，故应尽量采用其他合金元素代用镍铬钢。
钒
V
钒是钢的优良脱氧剂。钢中加%的钒可细化组织晶粒，提高强度和韧性。钒与碳形成的碳化物，在高温高压下可提高抗氢腐蚀能力。
铌
Nb
铌能细化晶粒和降低钢的过热敏感性及回火脆性，提高强度，但塑性和韧性有所下降。在普通低合金钢中加铌，可提高抗大气腐蚀及高温下抗氢、氮、氨腐蚀能力。铌可改善焊接性能。在奥氏体不锈钢中加铌，可防止晶间腐蚀现象。
铝
Al
铝是钢中常用的脱氧剂。钢中加入少量的铝，可细化晶粒，提高冲击韧性，如作深冲薄板的08Al钢。铝还具有抗氧化性和抗腐蚀性能，铝与铬、硅合用，可显著提高钢的高温不起皮性能和耐高温腐蚀的能力。铝的缺点是影响钢的热加工性能、焊接性能和切削加工性能。
(整理)化学成分对钢性能的影响
化学成分对钢性能的影响.2.2．耐腐蚀性能(化学性能)金属材料在特定的介质环境中，会遭受腐蚀。
腐蚀不仅会造成金属的损失，更重要的是会导致金属的破坏，从而威胁到压力管道的安全。
事实已证明，许多压力管道的破坏都与材料的腐蚀有关。
石油化工生产过程中所处理的物料大多数是对金属材料有腐蚀的物质，因此材料对介质的抗腐蚀性就成了选择材料的重要依据。
◆材料的选择应避免应力腐蚀的发生，因为它会带来压力管道在不可预知的情况下突然断裂，从而导致重大事故的发生;◆选用的材料应有足够的抗介质均匀腐蚀的能力，以便材料不致于在短时间内因腐蚀造成的管道壁厚急剧减薄而失效等等。
应力腐蚀：材料在腐蚀与应力的同时作用下产生的腐蚀。
它只发生于一些特定的“材料－环境”体系，如“奥氏体不锈钢－Cl－”，“碳钢－NO3－”，当然还必须存在应力（外力、或焊接、冷加工等产生的残余应力）均匀腐蚀：是由于空气中的氧或其它条件在金属表面进行全面腐蚀而产生可溶性盐，随着时间的延长，壁厚则减少。
1.2.3物理性能材料的物理性能主要是指：密度ρ(kg/m3)、导热系数、比热、熔点Tm(℃)、线膨胀系数、弹性模量E、比重1.2.4.制造工艺性能材料的制造工艺性能也是影响材料选择的一个重要因素，主要有：1)切削加工性能：它是反映金属及合金进行冷机械切削加工难易程度的一个指标。
常用金属材料的切削加工性能：铝合金及镁合金>铜合金>一般铸铁>碳素钢>合金钢>奥氏体不锈钢。
2)可铸性：它是指液体金属在铸造过程中的流动性和凝固时的收缩性以及产生铸造缺陷的倾向性。
常用的金属材料中铸铁的铸造性较好，而铸钢的铸造性则较差，合金钢的铸造性更差。
3)可锻性：它是指金属材料通过锻造等压力加工方式而成形的能力。
一般情况下，金属材料的可锻性包括其塑性变形抗力、金属固态流动性、对模具的摩擦力、对氧化起皮的抗力、热裂倾向等性能。
脆性材料无可锻性。
4)可焊性：它是指金属材料通过常规的焊接方法和焊接工艺而获得良好焊接接头的性能。
钢筋钢材的化学成分及其对钢材性能的影响
钢材的化学成分及其对钢材性能的影响钢材的化学成分及其对钢材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。
碳是决定钢材性能的最重要元素。
碳对钢材性能的影响如图6-3所示：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。
图6-3 含碳量对碳素钢性能的影响——抗拉强度；——冲击韧性；——伸长率；——断面收缩率；HB——硬度一般工程所用碳素钢均为低碳钢，即含碳量小于0.25%；工程所用低合金钢，其含碳量小于0.52%。
2．硅。
硅是作为脱氧剂而存在于钢中，是钢中的有益元素。
硅含量较低（小于1.0%）时，能提高钢材的强度，而对塑性和韧性无明显影响。
3．锰。
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，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。
锰是我国低合金结构钢中的主要合金元素。
4．磷。
磷是钢中很有害的元素。
随着磷含量的增加，钢材的强度、屈强比、硬度均提高，而塑性和韧性显著降低。
特别是温度愈低，对塑性和韧性的影响愈大，显著加大钢材的冷脆性。
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，故在低合金钢中可配合其他元素作为合金元素使用。
5．硫。
硫是钢中很有害的元素。
硫的存在会加大钢材的热脆性，降低钢材的各种机械性能，也使钢材的可焊性、冲击韧性、耐疲劳性和抗腐蚀性等均降低。
6．氧。
氧是钢中的有害元素。
随着氧含量的增加，钢材的强度有所提高，但塑性特别是韧性显著降低，可焊性变差。
钢材化学成分及其对钢材性能的影响
钢材化学成分及其对钢材性能的影响
( 1 )碳：碳是决定钢材性能的最重要元素。
建筑钢材的含碳量不大于0.8% ，随着含碳量的增加，钢材的强度和硬度提高，塑性和韧性下降。
含碳量超过0.3% 时钢材的可焊性显著降低。
碳还增加钢材的冷脆性和时效敏感性，降低抗大气锈蚀性。
( 2 )硅：当含量小于1 % 时，可提高钢材强度，对塑性和韧性影响不明显。
硅是我国钢筋用钢材中的主要添加元素。
( 3 )猛：锰能消减硫和氧引起的热脆性，使钢材的热加工性能改善，同时也可提高钢材强度。
( 4 )磷：磷是碳素钢中很有害的元素之一。
磷含量增加，钢材的强度、硬度提高，塑性和韧性显著下降。
特别是温度越低，对塑性和韧性的影响越大，从而显著加大钢材的冷脆性，也使钢材可焊性显著降低。
但磷可提高钢材的耐磨性和耐蚀性，在低合金钢中可配合其他元素作为合金元素使用。
( 5 )硫：硫也是很有害的元素，呈非金属硫化物夹杂物存在于钢中，降低钢材的各种机械性能。
硫化物所造成的低熔点使钢材在焊接时易产生热裂纹，形成热脆现象，称为热脆性。
硫使钢的可焊性、冲击韧性、耐疲劳性和抗腐蚀性等均降低。
( 6 )氧：氧是钢中有害元素，会降低钢材的机械性能，特别是顿性。
氧有促进时效倾向的作用。
氧化物所造成的低熔点亦使钢材的可焊性变差。
( 7 )氮：氮对钢材性质的影响与碳、磷相似，会使钢材强度提高，塑性特别是韧性显著下降。
钢材中的化学成分对钢材性能的影响
建筑工程常用钢材中的化学成分对钢材性能的影响钢材的性能主要取决于其中的化学成分。
钢的化学成分主要是铁和碳，此外还有少量的硅、锰、磷、硫、氧和氮等元素，这些元素的存在对钢材性能也有不同的影响。
（一）碳（C）碳是形成钢材强度的主要成分，是钢材中除铁以外含量最多的元素。
含碳量对普通碳素钢性能的影响如图7.13所示。
由图7.13可看出，一般钢材都有最佳含碳量，当达到最佳含碳量时，钢材的强度最高。
随着含碳量的增加，钢材的硬度提高，但其塑性、韧性、冷弯性能、可焊性及抗锈蚀能力下降。
因此，建筑钢材对含碳量要加以限制，一般不应超过0.22%，在焊接结构中还应低于0.20%。
图7.13含碳量对碳素结构钢性能的影响（二）硅（Si）硅是还原剂和强脱氧剂，是制作镇静钢的必要元素。
硅适量增加时可提高钢材的强度和硬度而不显著影响其塑性、韧性、冷弯性能及可焊性。
在碳素镇静钢中硅的含量为0.12%～0.3%，在低合金钢中硅的含量为0.2%～0.55%。
硅过量时钢材的塑性和韧性明显下降，而且可焊性能变差，冷脆性增加。
（三）锰（Mn）锰是钢中的有益元素，它能显著提高钢材的强度而不过多降低塑性和冲击韧性。
锰有脱氧作用，是弱脱氧剂，同时还可以消除硫引起的钢材热脆现象及改善冷脆倾向。
锰是低合金钢中的主要合金元素，含量一般为 1.2%～1.6%，过量时会降低钢材的可焊性。
（四）硫（S）和磷（P）硫是钢中极其有害的元素，属杂质。
钢材随着含硫量的增加，将大大降低其热加工性、可焊性、冲击韧性、疲劳强度和抗腐蚀性。
此外，非金属硫化物夹杂经热轧加工后还会在厚钢板中形成局部分层现象，在采用焊接连接的节点中，沿板厚方向承受拉力时，会发生层状撕裂破坏。
因此，对硫的含量必须严加控制，一般不超过0.045%～0.05%，Q235的C级与D级钢要求更严。
磷可提高钢材的强度和抗锈蚀能力，但却严重降低钢材的塑性、韧性和可焊性，特别是在温度较低时使钢材变脆，即在低温条件下使钢材的塑性和韧性显著降低，钢材容易脆裂。
钢的化学成分对钢材性能的影响
钢的化学成分对钢材性能的影响钢材中所含的元素很多，除了主要成分铁和碳外，还含有少量的硅、锰、硫、磷、氧、氮以及一些合金元素等，它们的含量决定钢材的性能和质量。
(1)碳。
碳是钢材中的主要元素，是决定钢材性能的重要因素。
当含碳量小于0.8%时，随着含碳量的增加，钢材的抗拉强度和硬度提高，而塑性和冲击韧性降低。
当含碳量超过1%时，随着含碳量的增加，除硬度继续增加外，钢材的强度、塑性、韧性都降低。
同时，含碳量增加，还将使钢的冷弯性能、耐腐蚀性和可焊性降低，冷脆性和时效敏感性增大。
(2)硅。
硅是炼钢时为了脱氧而加入的元素。
当钢材中含硅量在1%以内时，硅能增加钢材的强度、硬度、耐腐蚀性，且对钢材的塑性、韧性、可焊性无明显影响。
当钢材中含硅量过高（大于1%)时，将会显著降低钢材的塑性、韧性、可焊性，并增大冷脆性和时效敏感性。
(3)锰。
锰是炼钢时为了脱氧而加入的元素，是我国低合金结构钢的主要合金元素。
在炼钢过程中，锰和钢中的硫氧化合成MnS和MnO,入渣排除，起到了脱氧排硫的作用。
锰的作用主要是能显著提高钢材的强度和硬度，消除钢的热脆性，改善钢材的热加工性能和可焊性，几乎不降低钢材的塑性、韧性。
(4)铝、钮、晁、钛。
它们都是炼钢时的强脱氧剂，也是最常用的合金元素。
适量加入钢内能改善钢材的组织，细化晶粒，显著提高强度，改善韧性和可焊性。
(5)硫。
硫是钢材中极有害的元素，多以FeS夹杂物的形式存在于钢中。
由于FeS熔点低，易使钢材在热加工时内部产生裂痕，引起断裂，形成热脆现象。
硫的存在，还会导致钢材的冲击韧性、可焊性及耐腐蚀性降低，故钢材中硫的含量应严格控制。
(6)磷。
磷是钢中的有害元素，以FeP夹杂物的形式存在于钢中。
磷会使钢材的塑性、韧性显著降低，尤其在低温下，冲击韧性下降更为明显，是钢材冷脆性增大的主要原因，磷还使钢的冷弯性能降低，可焊性变差。
但磷可使钢材的强度、硬度、耐磨性、耐腐蚀性提高。
(7)氧、氮、氢。
钢材中化学成分与性能间的关系
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”。
化学成分对钢性能的影响
化学成分对钢性能的影响化学成分对钢性能的影响是一个复杂而重要的主题。
钢是由铁和碳组成的，但它的性能可以通过添加其他元素和合金元素来改善。
以下是几种重要的化学成分对钢性能的影响的讨论。
1.碳含量：碳是钢中最重要的元素之一、它可以通过控制碳含量来调节钢的硬度、强度、塑性和韧性。
高碳钢具有高硬度和强度，但韧性和塑性较低；低碳钢则具有较低的硬度和强度，但韧性和塑性较高。
因此，根据不同的应用需求，可以选择合适的碳含量来调节钢的性能。
2.合金元素：除了碳外，钢中还常常添加其他合金元素，如锰、铬、钼、镍等。
这些合金元素的含量和比例可以显著影响钢的性能。
例如，锰的添加可以增强钢的硬度和强度，同时提高韧性和塑性。
铬可以提高钢的耐腐蚀性能，并增加硬度。
钼可以提高钢的高温强度和耐腐蚀性能。
镍可以增加钢的韧性并提高耐腐蚀性能。
3.硫和磷含量：硫和磷是常见的杂质元素，它们的含量对钢的性能有重要影响。
较高的硫含量会降低钢的塑性和韧性，并导致冷脆性的发生。
磷的过高含量也会降低钢的塑性，而适当的磷含量可以提高钢的强度和硬度。
4.氧含量：氧是钢中的另一个常见杂质元素。
较高的氧含量会导致钢中的气孔和夹杂物增多，从而降低钢的强度和韧性。
因此，在生产中需要采取措施减少氧的含量，以提高钢的性能。
综上所述，化学成分对钢的性能具有重大影响。
通过控制碳含量和添加合适的合金元素，可以调节钢的硬度、强度、韧性和塑性。
控制杂质元素的含量，如硫、磷和氧，可以避免钢的冷脆性和降低其性能。
因此，在设计和生产钢材时，需要仔细考虑不同化学成分对钢性能的影响，并根据具体需求选择合适的材料配方。
化学成分对钢材性能的影响
5.氧、氮
氧、氮是钢中的有害杂质。 氧多数以FeO的形式存在于非金属夹杂物中，FeO是 一种硬脆的物质，会使钢的塑性、韧性和疲劳强度显著 降低硅，酸并盐增水大泥时熟效料敏的感矿性物，组故成钢非中常的复含杂氧，量其一主般要不矿应超 物和过含0.0量5%见。表3-1。各种矿物单独与水作用时所表现出 的特性见氮表能3提-2高钢的强度和硬度，但却显著降低钢的塑性 和韧性，增大钢的时效敏感性和冷脆性，故含氮量不应 超0.008%。
4. 硫、磷
硫、磷是钢中的有害元素。 硫多数以化合物FeS的形式存在于钢中。它是一种 强度较低、性质较脆的夹杂物，受力时容易引起应力集 硅酸盐水泥熟料的矿物组成非常复杂，其主要矿 中，降低钢的强度和疲劳强度。此外，FeS还能与Fe形 物和含量见表3-1。各种矿物单独与水作用时所表现出 成低熔点的物质，在高温下该物质首先熔化造成晶粒脱 的特性见表3-2 开，使钢变脆。这种在高温下使钢变脆开裂的性质叫热 脆性。硫的热脆性大大降低了钢的热加工性和焊接性， 是有害杂质，应严格控制其含量，一般不应超过0.065%。
6.铝、钒、铌、钛
铝、钒、铌、钛都是常用的合金元素，也是炼钢时 的强硅脱酸氧盐剂水，泥适熟量料加的入矿钢物中组可成改非善常钢复的杂组，织其，主细要化矿晶粒 物和，含提量高见钢表的3强-1度。，各改种善矿韧物性单和独可与焊水性作用时所表现出 的特性见表3-2
1. 碳
碳是决定钢性能的重要元素。当含碳量小于0.8%时 ，随硅含酸碳盐量水的泥增熟加料，的钢矿的物屈组服成强非度常、复抗杂拉，强其度主和要硬矿度提 物和高含，量冷见脆表性3和-1时。效各敏种感矿性物增单加独，与而水塑作性用、时韧所性表、现可出焊性 的特、性抗见腐表蚀3性-2下降。
2. 硅
硅是钢的主要合金元素，是钢中的有益元素，炼钢 时作硅为酸脱盐氧水剂泥而熟加料入的。矿其物能组提成高非钢常的复强杂度，，其而主对要钢矿的塑 物和性含和量韧见性表影3响-1不。大各，种特矿别物是单当独其与含水量作小用于时1所%表时现，出对塑性 的特和性韧见性表基3本-2上无影响。但含硅量超过1%时，ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ材的冷脆 性要增加，可焊性变差。
钢材中的化学成分对钢材性能的影响
钢材中的化学成分对钢材性能的影响钢材是一种由铁和其他元素（如碳、锰、硅、硫、磷等）组成的合金。
不同元素的含量和配比会对钢材的性能产生直接影响。
以下是钢材中常见化学成分对钢材性能的影响的讨论。
1.碳（C）：碳是钢材中最常见的合金元素之一，对钢材的性能有重要影响。
碳的含量决定钢材的硬度、强度和韧性。
高碳钢具有较高的硬度和强度，但韧性较差；低碳钢具有较高的韧性，但硬度和强度较低。
2.锰（Mn）：锰是常用的合金元素之一，能够提高钢的强度和韧性，并改善钢的冷加工变形性能。
锰的含量通常在0.25-2.0%之间。
3.硅（Si）：硅的含量对钢的冷加工性能和耐腐蚀性有影响。
适量的硅可以提高钢的硬度和强度，但高硅含量会降低钢的韧性。
4.硫（S）和磷（P）：硫和磷是常见的杂质元素，它们会对钢材的加工性能和机械性能产生负面影响。
高硫和高磷含量会导致钢脆化，降低韧性和塑性，从而降低了钢的可加工性和延展性。
5.氧（O）和氮（N）：氧和氮是钢中的杂质元素，它们对钢的性能也有一定的影响。
高氧含量会降低钢的韧性和延展性，而高氮含量会增加钢的硬度和强度。
6.铬（Cr）：铬是不锈钢常用的合金元素，它能够提高钢的耐腐蚀性和抗氧化性能，并增加钢的硬度和强度。
7.钼（Mo）：钼是高强度钢的常见合金元素，可以提高钢的热处理稳定性、强度和韧性。
8.镍（Ni）：镍可以提高钢的韧性和强度，并改善钢的低温冲击韧性。
总之，钢材中的化学成分对钢的性能产生了多方面的影响。
不同元素的含量和配比决定了钢的硬度、强度、韧性、塑性、耐腐蚀性等特性。
因此，在生产和应用钢材时，需要根据具体要求选择适当的化学成分配比，以获得满足特定需求的钢材性能。
常用金属材料中各种化学成分对钢性能的影响
常用金属材料中各种化学成分对性能的影响常用金属材料中各种化学成分对性能的影响9212547356821．生铁：生铁中除铁外，还含有碳、硅、锰、磷和硫等元素。
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（碳化铁），主要存在于炼钢生铁中，碳化铁硬而脆，塑性低，含量适当可提高生铁的强度和硬度，含量过多，则使生铁难于削切加工，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，还能减少铸件的气眼，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削切性能，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，顾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得超过0.06%（车轮生铁除外）。
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。
化学成分对钢板的作用
各种化学成分对钢板的作用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%。
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。
2、硅（Si）：在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂，所以镇静钢含有0.15－0.30%的硅。
如果钢中含硅量超过0.50-0.60%,硅就算合金元素。
硅能显著提高钢的弹性极限，屈服点和抗拉强度，故广泛用于作弹簧钢。
在调质结构钢中加入1.0－1.2%的硅，强度可提高15－20%。
硅和钼、钨、铬等结合，有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用，可制造耐热钢。
含硅1－4%的低碳钢，具有极高的导磁率，用于电器工业做矽钢片。
硅量增加，会降低钢的焊接性能。
3、锰（Mn）：在炼钢过程中，锰是良好的脱氧剂和脱硫剂，一般钢中含锰0.30－0.50%。
在碳素钢中加入0.70%以上时就算“锰钢”，较一般钢量的钢不但有足够的韧性，且有较高的强度和硬度，提高钢的淬性，改善钢的热加工性能，如16Mn钢比A3屈服点高40%。
含锰11－14%的钢有极高的耐磨性，用于挖土机铲斗，球磨机衬板等。
锰量增高，减弱钢的抗腐蚀能力，降低焊接性能。
4、磷（P）：在一般情况下，磷是钢中有害元素，增加钢的冷脆性，使焊接性能变坏，降低塑性，使冷弯性能变坏。
因此通常要求钢中含磷量小于0.045%，优质钢要求更低些。
5、硫（S）：硫在通常情况下也是有害元素。
使钢产生热脆性，降低钢的延展性和韧性，在锻造和轧制时造成裂纹。
硫对焊接性能也不利，降低耐腐蚀性。
所以通常要求硫含量小于0.055%，优质钢要求小于0.040%。
在钢中加入0.08-0.20%的硫，可以改善切削加工性，通常称易切削钢。
6、铬（Cr）：在结构钢和工具钢中，铬能显著提高强度、硬度和耐磨性，但同时降低塑性和韧性。
铬又能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性，因而是不锈钢，耐热钢的重要合金元素。
钢材的化学成分及其对钢材性能的影响
钢材的化学成分及其对钢材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。
碳是决定钢材性能的最重要元素。
碳对钢材性能的影响如图6-3所示：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。
图6-3 含碳量对碳素钢性能的影响——抗拉强度；——冲击韧性；——伸长率；——断面收缩率；H B——硬度一般工程所用碳素钢均为低碳钢，即含碳量小于0.25%；工程所用低合金钢，其含碳量小于0.52%。
2．硅。
硅是作为脱氧剂而存在于钢中，是钢中的有益元素。
硅含量较低（小于1.0%）时，能提高钢材的强度，而对塑性和韧性无明显影响。
3．锰。
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，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。
锰是我国低合金结构钢中的主要合金元素。
4．磷。
磷是钢中很有害的元素。
随着磷含量的增加，钢材的强度、屈强比、硬度均提高，而塑性和韧性显著降低。
特别是温度愈低，对塑性和韧性的影响愈大，显著加大钢材的冷脆性。
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，故在低合金钢中可配合其他元素作为合金元素使用。
5．硫。
硫是钢中很有害的元素。
硫的存在会加大钢材的热脆性，降低钢材的各种机械性能，也使钢材的可焊性、冲击韧性、耐疲劳性和抗腐蚀性等均降低。
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化学成分对钢性能的影响.2.2．耐腐蚀性能(化学性能)金属材料在特定的介质环境中，会遭受腐蚀。
腐蚀不仅会造成金属的损失，更重要的是会导致金属的破坏，从而威胁到压力管道的安全。
事实已证明，许多压力管道的破坏都与材料的腐蚀有关。
石油化工生产过程中所处理的物料大多数是对金属材料有腐蚀的物质，因此材料对介质的抗腐蚀性就成了选择材料的重要依据。
◆材料的选择应避免应力腐蚀的发生，因为它会带来压力管道在不可预知的情况下突然断裂，从而导致重大事故的发生;◆选用的材料应有足够的抗介质均匀腐蚀的能力，以便材料不致于在短时间内因腐蚀造成的管道壁厚急剧减薄而失效等等。
应力腐蚀：材料在腐蚀与应力的同时作用下产生的腐蚀。
它只发生于一些特定的“材料－环境”体系，如“奥氏体不锈钢－Cl－”，“碳钢－NO3－”，当然还必须存在应力（外力、或焊接、冷加工等产生的残余应力）均匀腐蚀：是由于空气中的氧或其它条件在金属表面进行全面腐蚀而产生可溶性盐，随着时间的延长，壁厚则减少。
1.2.3物理性能材料的物理性能主要是指：密度ρ(kg/m3)、导热系数、比热、熔点Tm(℃)、线膨胀系数、弹性模量E、比重1.2.4.制造工艺性能材料的制造工艺性能也是影响材料选择的一个重要因素，主要有：1)切削加工性能：它是反映金属及合金进行冷机械切削加工难易程度的一个指标。
常用金属材料的切削加工性能：铝合金及镁合金>铜合金>一般铸铁>碳素钢>合金钢>奥氏体不锈钢。
2)可铸性：它是指液体金属在铸造过程中的流动性和凝固时的收缩性以及产生铸造缺陷的倾向性。
常用的金属材料中铸铁的铸造性较好，而铸钢的铸造性则较差，合金钢的铸造性更差。
3)可锻性：它是指金属材料通过锻造等压力加工方式而成形的能力。
一般情况下，金属材料的可锻性包括其塑性变形抗力、金属固态流动性、对模具的摩擦力、对氧化起皮的抗力、热裂倾向等性能。
脆性材料无可锻性。
4)可焊性：它是指金属材料通过常规的焊接方法和焊接工艺而获得良好焊接接头的性能。
良好的焊接接头是指不易产生焊接缺陷如裂纹、气孔、夹杂等，且焊接接头的机械性能接近母材的焊接接头。
焊接是压力管道中最常用的连接方式之一，因此可焊性也是影响材料选用的一个重要因素。
5)热处理性能：金属的热处理性能是指材料在热处理过程中表现出的淬硬性、淬透性、变形、开裂、氧化、脱碳的倾向及晶粒长大的倾向等。
1.2.5材料的经济性材料的选择不能脱离经济性这个杠杆作用，这就是工程材料研究与一般材料研究区别的显著标志。
选材的原则：设计选材既要可靠，又要经济，能用低等级材料时就不要选用高等级材料。
对材料的制造要求也应适当，要结合使用条件来规定各项检查试验要求。
对于加工性能良好的材料，或者制造商制造水平较高时，或者应用条件比较缓和时，就不必再提出许多超出制造标准要求的附加检验项目，较多的附加检查试验要求是不经济的。
对于每一种金属材料来说，以上各类性能不可能都是优秀的，选用材料时，只能扬长避短，物尽其用。
温度对金属材料性能的影晌金属材料处于不同的温度环境时，其性能将发生一系列的变化。
了解这些变化，对于确定材料应用条件和正确选用材料是必须的。
实际的工程实践也证明，温度条件是影响设计选材的一个重要条件，甚至在许多情况下，温度条件是确定选材的决定条件。
1.3.1金属材料在高温下的性能变化1）材料的蠕变及应力松弛材料的蠕变：当材料的使用温度超过其熔点的(0.25～0.35)倍时，金属性能已处于不稳定状态，此时若在外力的作用下，会出现这样一种现象:虽然材料的应力不再增加，但其变形却随着时间的增加而继续增大，而且出现了不可恢复的塑性变形。
通常把这种变形称做材料的蠕变。
◆一般情况下，对碳钢，考虑蠕变发生的起始温度为300～350℃，对铬钼合金钢则为400～450℃。
应力松弛：与蠕变现象相反，当材料受高温和外力的持续作用时可能会出现：材料的总应变量不变，使其中部分弹性变形转化成了塑性变形，从而导致弹性应力降低，即意味着金属材料被"放松"了。
材料的这种现象称做应力松弛。
应力松弛实际上是蠕变发生的另一种表现形式。
高温下工作的螺栓常因应力松弛而导致法兰泄漏，所以此时应选用抗蠕变能力高的铬钼钢材料作为高温螺栓材料。
对于加工残余应力和焊接残余应力，由于应力松弛而使其减弱或释放，从而可减缓或消除它们带来的不利影响。
2）材料的球化和石墨化a.材料的球化：在高温作用下，碳钢中的渗碳体由于获得能量而将发生迁移和聚集，形成晶粒粗大的渗碳体并夹在铁素体内，尤其是对于珠光体碳钢，其渗碳体会由片状逐渐转变成球状。
这种现象称为材料的球化。
球化的结果：使得材料的抗蠕变能力和持久强度下降，而塑性增加。
◆一般情况下，碳钢长期处于450℃以上温度环境时，就有明显的球化现象。
b.材料的石墨化：对于碳钢和一些低合金钢，在高温作用下，其组织中会出现这样一种现象:其过饱和的碳原子发生迁移和聚集，并转化为石墨(石墨为游离的碳原子)。
由于石墨强度极低，并以片状存在于珠光体内，将使材料的强度大大降低，而脆性增加。
这种现象称为材料的石墨化。
◆一般情况下，碳钢长期处于425℃以上温度环境时，就有石墨化发生，而在475℃以上时则明显出现。
为安全起见，SH3059标准规定，碳钢的最高使用温度为425℃，而GB150规范则规定其最高使用温度为450℃。
3）材料的高温氧化金属的氧化金属材料处于高温和氧化性介质(如空气)的环境中时，将会被氧化。
氧化产物为疏松的非金属物质，容易脱落，故有时也称其金属的氧化为脱皮。
◆以碳钢为例，当它处于570℃的空气中时，会产生FeO+Fe304+Fe203氧化皮，该氧化皮很容易脱落而使金属减薄，故不受力的碳钢一般也应限制在560℃以下工作。
※一般情况下，压力管道都不会以材料的抗氧化极限温度作为使用限制，只有在很特殊的情况下(如烧焦时)才可能这样做。
常用材料的抗氧化极限温度列于表1-2。
常用金属材料的抗氧化极限温度钢材牌号抗氧化极限温度℃碳素钢≤56012CrMo ≤59015CrMo ≤5901Cr5Mo ≤6500Cr18Ni9、0Cr18Ni10Ti ≤8500Cr17Ni12Mo2 、0Cr25Ni20 ≤11001.3.2金属材料在低温下的性能变化在低温情况下，材料因其原子周围的自由电子活动能力和“粘结力”减弱而使金属呈现脆性。
一般情况下，对于每种材料，都有这样一个临界温度，当环境温度低于该临界温度时，材料的冲击韧性会急剧降低。
通常将这一临界温度称为材料的脆性转变温度。
为了衡量材料在低温下的韧性，常用低温冲击韧性〈冲击功〉来衡量，许多工程设计标准上都给出了材料低温冲击韧性(冲击功)的限制。
1.4 常见元素对金属材料性能的影晌应该说，在影响材料性能的诸多因素中，化学成分是起主要作用的。
不同的元素以及它在材料中的含量、和哪些元素配合等都决定了材料的最基本性能。
因此，了解元素在钢中起的作用，可以帮助材料工程师了解材料的性质。
工程上黑色金属材料应用的最多，故在此仅介绍黑色金属材料。
由于黑色金属材料的基本元素是铁(Fe)，所以对材料性能的影响主要是指铁以外的其它元素。
1.4.1常用碳素钢中各元素对其性能的影响压力管道中除螺栓材料外，常用的碳素钢为含碳量小于0.25%的亚共析钢，而螺栓材料则常用含碳量为0.25～0.45%的亚共析钢。
碳素钢中，其主要影响元素是碳(C)。
除此之外，尚有硅(Si)、硫(S)、氧(0)、磷(P)、砷(b)、锑(Sb)等杂质元素a. 碳(C)在碳素钢中的作用1) 碳素钢随含碳量的增加，其强度和硬度增加，而塑性、韧性和焊接性能下降。
2) 当含碳量大于0.25%时，碳钢的可焊性开始变差，故压力管道中一般采用含碳量小于0.25%的碳钢。
3) 含碳量的增加，其球化和石墨化的倾向增加。
b. 硅(S)在碳素钢中的作用判断其脱氧程度。
为了保正碳素钢的质量，除沸腾钢和半镇静钢外，硅在钢中的含量应≮0.1%。
1)硅是碳素钢中的常见元素之一，但它一般不是主加元素，而是用于炼钢时的脱氧。
硅和氧的亲合力仅次于铝和钒，而强于Mn、Cr、V，所以在炼钢过程为常用的还原剂和脱氧剂。
2) 起到提高硬度和强度的作用。
硅含量超过3％时，将显著地降低钢塑性、韧性和可焊性。
c. 硫（S）、氧(0)在碳素钢中的作用：硫和氧作为杂质元素常以非金属化合物(如FeS、FeO)型式存在于碳素钢中，形成非金属夹杂，从而导致材料性能的劣化，尤其是S的存在常引起材料的热脆。
硫和磷常是钢中要控制的元素，并以其含量的多少来评定碳素钢的优劣。
d. 磷(P)、砷(As)、锑(Sb)在碳素钢中的作用：磷、砷、锑在钢中有一些类似的作用。
作为杂质元素，它们对提高碳素钢的抗拉强度有一定的作用，但同时又都增加钢的脆性。
1.4.2．常用低合金钢中各元素对其性能的影响管道中除螺栓材料外，常用的低合金钢为含碳量小于0.20％的碳锰钢、硅钢、铬钼钢、铬钼钒钢和铬钼钒铝钢，而螺栓材料则常用含碳量为0.25％～0.45％的铬钢和铬钼钢。
主要影响元素：碳(C)、锰(Mn)、铬(Cr)、Mo、V、Si、Al杂质元素：S、O、P、As、Sb、a. 碳(C)在低合金钢中的作用同碳素钢部分。
b. 锰(Mn)在低合金钢中的作用:1) 锰与铁形成固溶体，可提高钢中铁素体和奥氏体的硬度和强度。
它使材料的延展性有所降低;2) 增加了应力腐蚀开裂的敏感性。
在一般碳锰钢和低合金钢中，其含量应在1％～2%；3）锰是良好的脱氧剂和脱硫剂。
锰与硫形成MnS，可防止因硫导致的热脆现象，从而改善钢的热加工性能。
因此，在工业用钢中一般都含有一定数量的锰；4）锰在钢中由于能降低临界转变温度，故碳锰钢的低温冲击韧性比碳素钢好；5）锰对钢的焊接性有不利的影响；c.铬(Cr)在低合金钢中的作用铬在α-Fe中无限固溶，在γ-Fe中的最大溶解度为12.5％。
铬钼钢和铬钼钒钢有良好的抗高温氧化性和耐氧化介质腐蚀作用，并增加钢的热强性。
1) 显著提高钢的脆性转变温度，随着铬含量的增加，钢的脆性转变温度也逐步提高，冲击值随铬含量增加下降。
2) 在含铬的锅炉钢中，加入少量的铬，能防止钢在长期使用过程中的石墨化。
d. 钼(Mo)在低合金钢中的作用钼属于强碳化物形成元素，当其含量较低时，与铁及碳形成复杂的渗碳体;当含量较高时，则形成特殊碳化物。
1) 钼对铁素体有固溶强化作用，同时也提高碳化物的稳定性，因此对钢的强度产生有利作用。
2) 钼是提高钢热强性最有效的合金元素，主要在于它能强烈提高钢中铁素体对蠕变的抗力。
3) 钼还可有效地抑制渗碳体在450℃~650℃工作温度下的聚集，促进弥散的特殊碳化物的析出，从而进一步起到了强化作用。
4) 钼在钢中，由于形成特殊碳化物，可以改善在高温高压下抗氢侵蚀的作用。