化学成分对S20A钢横向冲击韧性的影响

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化学成分对钢板冲压性能的影响以及汽车冲压件选材

- 134 -微量元素对钢板冲压性能的影响以及汽车冲压件选材葛辉（桂林大宇客车有限公司，广西桂林 541003）【摘要】文章详细介绍了微量元素对钢板冲压性能的影响以及汽车冲压件在选材时的注意事项，可供业内工程技术人员参考。

【关键词】板料冲压；微量元素；冲压件；选材【中图分类号】TG386.4 【文献标识码】A 【文章编号】1008-1151(2009)11-0134-02（一）引言板料冲压是一种低成本高效率的生产方法，在汽车工业中占有显著的地位，汽车冲压件所用的材料不仅要满足设计的技术要求，还应当满足冲压工艺要求。

汽车冲压件的工艺要求主要是：① 材料应具有良好的塑性尤其是优异的深冲性能；② 材料应具有良好的表面质量，特别是外部覆盖件应光洁、平整、无缺陷、无损伤，不允许成形后的零件表面出现滑移线；③ 材料应具有严格的厚度尺寸公差。

碳钢价格低廉，易于加工，是汽车工业应用最为广泛的金属材料，钢板冲压件在汽车零部件中的比例很大，而且形状越来越复杂。

在使用钢板制造各种形状及尺寸的构件时，一般会经过剪切、冲裁、弯曲、拉延和成形等工序，这些工序的完成都与材料塑性有着密不可分的关系。

（二）微量元素对钢板冲压性能的影响碳钢中除了铁和碳两个基本组成元素之外，还包含了Si、Mn、S、P 等常存杂质元素，有时为了改善钢板的机械性能，往往人工添加一些合金元素，如Al、Ti、Nb 等，这些微量元素对钢板机械性能的影响不尽相同。

1.碳的影响碳是钢中的一种最基本的元素，它对钢板强度尤其是抗拉强度的影响特别显著。

我们用公式来表示的钢板的屈服强度和抗拉强度分别为式（1）、式（2）中：h 为冷轧钢板的厚度。

式（1）、式（2）表明各元素对钢材强度的影响程度是不同的，从式（1）可以看出，碳对屈服强度σs 的影响仅次于Ti、P、V，从式（2）可以看出，碳对抗拉强度σb 的影响居首位。

含碳量增加，会增加钢材中Fe 3C 的数量，钢板的抗拉强度和屈服强度提高，塑性降低，使冲压性能恶化，特别是当Fe 3C 出现于晶界时，对冲压性能的不利影响更大，对冷轧钢板深冲性能的影响尤著。

各种合金元素对钢性能的影响(共18种元素)

各种合金元素对钢性能的影响碳（C）炼钢的重要任务之一就是要把熔池中的碳氧化脱除至所炼钢钟的要求。

从钢的性质可看出碳也是重要的合金元素，它可以增加钢的强度和硬度，但对韧性产生不利影响。

钢中的碳决定了冶炼、轧制和热处理的温度制度。

碳能显著改变钢的液态和凝固性质，在1600℃，[C]≤0.8%时，每增0.1%的碳◆钢的熔点降低6.50℃◆密度减少4kg/m3◆黏度降低0.7%◆[N]的溶解度降低0.001%◆[H]的溶解度降低0.4cm3/100g◆增大凝固区间17.79℃。

1、Al（1）Al当钢中其含量小于3～5%时，是一有益的元素。

其作用是：高的抗氧化性和电阻。

①作为强烈脱氧剂加进的Al，可生成高度细碎的、超显微的氧化物，分散于钢体积中。

因而可阻止钢加热时的晶粒长大（含Al＜10%，在加热＜1200℃才有细化作用，否则其作用甚小）和改善钢的淬透性。

所以这些氧化物成为结晶的中心，而在钢冷却时又对A体分解起促进作用。

②作为合金元素，有助于钢的氮化，因而可提高钢的热稳定性，AlN本身在加热时具有高稳定性，①与②都有利于减弱钢的过热倾向。

③可改善钢的抗氧化性，铝是终脱氧剂，生产镇静钢时，[Al]多在0.005%-0.05%，通常为0.01%-0.03%。

钢中铝的加入量因氧量而异，对高碳钢应少加些，而低碳钢则应多加，加入量一般为:0.3-1.0kg/t钢。

④能提高钢的电阻，与Cr共同用于制造高电阻铬铝合金：如Cr13Al4、1Cr17Al5、1Cr25Al5。

Al使电阻增高的程度比Cr还高的多。

在Cr钢中加Al，会粗晶易脆，所以其量一般不超过5%，个别才有8～9%。

⑤对硅钢而言，Al可减少α铁心损失，降低磁感强度，与氧结合可减弱磁时效现象，但Al的氧化物会使磁性变坏。

Al（＞0.5%）也会使硅钢变脆。

（2）Al的不良影响①促进钢的石墨化，减少合金相中的碳溶浓度，所以硬度、强度降低。

②加速脱碳当Al含量增加至3～5%时，8～9%将会大大地促进钢锭的柱状结晶过程。

金属材料冲击韧性影响因素的分析

1 .原材料的影响金属材料的冲击韧性与金属材料自身的金相组织结构、化学成分、物理性能、加工工艺、热处理工艺等均有关，因此冲击试验成为检查金属材料的冶金质量必不可少的手段。

由于原材料自身性能的影响，导致冲击试验结果的离散性较大。

孙国庆等人研究了材料化学成分（包括C、si、Mn. P、S）金相组织（组成相、晶粒度、带状组织）、热处理工艺、非金属夹杂等对板材冲击韧性的影响，结果表明：化学成分是通过组织来影响金属材料冲击韧性的，当C、P、S含量增加时，冲击韧性减小，珠光体含量越高则冲击韧性越小，铁素体含量越高则冲击韧性越大，非金属夹杂会破坏组织的连续性，导致应力集中，因此提高组织均匀性和钢材中洁净度水平，可以提高材料冲击韧性。

徐慧君等人通过实验研究了球墨铸铁冲击韧性的影响因素，研究表明：强度低、塑性和韧性好的铁素体含量越高，冲击韧性则越好；网状的渗碳体会恶化球墨铸铁的韧性，其数量越多球墨铸铁的冲击韧性越差，一般提高含碳量可以提高球墨铸铁材料的冲击韧性。

2 .冲击试样取样方向的影响实际生产和工程应用中，金属材料大多都采用轧制的方式，在轧制过程中金属夹杂伴随着金属晶粒沿着主变形方向被拉长，形成金属纤维组织，严重影响金属材料的冲击韧性。

因此，沿着轧制方向取样，即试样长轴平行于轧制方向，缺口开在垂直于轧制方向上，这样取样使得冲击韧性较大；反之，垂直于轧制方向取样，顺着轧制方向开缺口，这样取样使得冲击韧性较小。

3、缺口几何形状和加工质量的影响3.1缺口几何形状根据GB/T229-2007标准中对缺口形状的分类，主要分为U型和V型两种缺口，V型缺口相比U 型缺口，应力更加集中，通过对比试验发现，两种缺口的冲击韧性存在差异。

孙芳芳等人在室温条件下，研究了5种不同缺口形状对铁基烧结材料冲击韧性的影响，结果表明，有缺口的冲击试样无论缺口形状为何，其冲击韧性都远小于无缺口的冲击试样，有缺口的试样断□塑性变形明显，无缺口的冲击试样断□无塑性变形；文章还对V型、U型、I型、半圆型等缺口类型的冲击韧性进行了比对试验，发现其冲击韧性从大到小依次为：半圆型、U型、V型、I型冲击试样。

各种合金元素对钢性能的影响(共18种元素)

各种合金元素对钢性能的影响(共18种元素)各种合金元素对钢性能的阻碍1、Al（1）Al当钢中其含量小于3～5%时，是一有益的元素。

其作用是：高的抗氧化性和电阻。

①作为强烈脱氧剂加进的Al，可生成高度细碎的、超显微的氧化物，分散于钢体积中。

因而可阻止钢加热时的晶粒长大（含Al＜10%，在加热＜120 0℃才有细化作用，否则其作用甚小）和改善钢的淬透性。

因此这些氧化物成为结晶的中心，而在钢冷却时又对A体分解起促进作用。

作为合金元素，有助于钢的氮化，因而可提升钢的热稳固性。

因此AlN本身在加热时具有高稳固性，①与②都有利于减弱钢的过热倾向。

③可改善钢的抗氧化性，考虑②和③，④能提升钢的电阻，与Cr共同用于制造高电阻铬铝合金：如Cr13Al4、1C r17Al5、1Cr25Al5。

Al使电阻增高的程度比Cr还高的多。

在Cr钢中加Al，会粗晶易脆，因此其量一样不超过5%，个别才有8～9%。

⑤对硅钢而言，Al可减少α铁心缺失，降低磁感强度，与氧结合可减弱磁时效现象，但Al的氧化物会使磁性变坏。

Al（＞0.5%）也会使硅钢变脆。

（2）Al的不良阻碍①促进钢的石墨化，减少合金相中的碳溶浓度，因此硬度、强度降低。

②加速脱碳当Al含量增加至3～5%时，8～9%将会大大地促进钢锭的柱状结晶过程。

因此而大大增加钢的机械热加工的困难，也使钢极易脱碳。

（其热加工之因此困难是因为该合金钢锭具有粗晶结构，且其晶体的解理极弱，因此导热性低，加热时容易显现大的温度差而锻裂，甚至钢锭的去皮加工都会使其晶界氧化而破坏。

此外，它在800℃以上的高温长时刻停置也极易变脆。

一样合金钢中含Al量：合金结构钢：Al=0.4～1.1% (38CrAlA、38CrMoAlA、38CrWV AlA等)耐热不起皮钢：Al=1.1～4.5% (Cr13SiAl、Cr24Al2Si、Cr17Al4Si等) 电热合金：Al=3.5～6.5% (Cr13Al4、1Cr17Al5、Cr8Al5、0Cr17A l5等)甚至Al=8% Cr7Al7：考虑电热合金受荷不大，虽有脆性，仍可使用。

化学元素对钢性能的影响

化学元素对钢性能的影响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。

元素对钢的性能的影响及裂纹的形成和影响范文

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%。

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。

钢的化学成分及对性能的影响

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。
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。
氮
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
RE
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。
钼
Mo
钼能使钢的晶粒细化，提高淬透性和热强性能，在高温时保持足够的强度和抗蠕变能力(长期在高温下受到应力，发生变形，称蠕变)。结构钢中加入钼，能提高机械性能。还可以抑制合金钢由于火而引起的脆性。在工具钢中可提高红性。
钛
Ti
钛是钢中强脱氧剂。它能使钢的内部组织致密，细化晶粒力；降低时效敏感性和冷脆性。改善焊接性能。在铬18镍9奥氏体不锈钢中加入适当的钛，可避免晶间腐蚀。
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。

高速工具钢的冲击韧性与断裂韧性分析

高速工具钢的冲击韧性与断裂韧性分析高速工具钢是一种用于制造切削工具和模具的重要材料。

冲击韧性和断裂韧性是评估材料性能的重要指标。

本文将对高速工具钢的冲击韧性和断裂韧性进行分析，并探讨影响这些性能的因素。

冲击韧性是材料抵抗外力冲击的能力，通常用冲击试验来评估。

高速工具钢通常需要具备较高的冲击韧性，以应对高速切削等复杂工况下的应力集中区域。

冲击韧性受到材料的组织和化学成分的影响。

首先，材料的组织结构对冲击韧性具有重要影响。

高温工作会导致高速工具钢的晶粒长大，从而影响材料的韧性。

细小的晶粒有利于提高材料的韧性，因为晶界阻碍裂纹的扩展。

同时，高温下的淬火处理也会影响材料的韧性，过高的淬火温度会导致晶粒长大，降低材料的冲击韧性。

其次，化学成分对高速工具钢的冲击韧性也起到重要作用。

添加适量的合金元素可以改善高速工具钢的冲击韧性。

常见的合金元素包括钼、钴、钒等。

这些合金元素能够形成稳定的硬质相和弥散的强韧相，提高材料的韧性。

断裂韧性是材料抵抗裂纹扩展的能力，通常使用断裂力学和断裂韧度等指标来评估。

高速工具钢的断裂韧性对于承受较大的应力和减少晶粒的成长非常重要。

高温下的淬火处理会提高高速工具钢的断裂韧性。

较高的淬火温度可以降低材料的硬度和残余应力，从而减少裂纹的形成和扩展。

此外，采用适当的回火处理也有助于提高材料的断裂韧性。

材料的组织结构对断裂韧性也有显著影响。

高速工具钢中的碳化物相能够抑制裂纹的扩展，从而提高材料的断裂韧性。

此外，材料的本体组织也会对断裂韧性产生影响。

较细小的颗粒和较高的相界面密度有利于增强材料的断裂韧性。

总结起来，高速工具钢的冲击韧性和断裂韧性是评估材料性能的重要指标。

材料的组织结构和化学成分对这两个性能都具有重要影响。

适当的热处理和合金设计可以提高高速工具钢的冲击韧性和断裂韧性。

进一步的研究还需要深入探索材料的微观机制和改性方法，以进一步提高高速工具钢的性能。

通过对高速工具钢冲击韧性和断裂韧性的分析，能够帮助制造业选取合适的材料，提高工具和模具的耐用性和可靠性。

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。

202不锈钢中稀土Ce对冲击韧性的影响(学习材料九十六)

202不锈钢中稀土Ce对冲击韧性的影响蔡国君董方（内蒙古科技大学材料与冶金学院内蒙古包头014010）摘要通过扫描电镜、能谱分析和力学性能检测，研究了加入稀土Ce后202关键词 202不锈钢夹杂物形态冲击韧性铬锰系奥氏体不锈钢是在18-8铬镍不锈钢的基础上加入锰、氮替代部分贵重金属镍，国际上称为202系列不锈钢[1]，202（1Cr18Mn8Ni5N）不锈钢即为其中的一种，在消费品领域大量使用。

目前，铬和镍资源紧缺成为我国发展传统奥氏体不锈钢的瓶颈，在研究节镍不锈钢这方面，我国尚处于起步阶段，与国外发达国家相比有很大差距，充分利用我国丰富的稀土资源优势开发节镍型不锈钢新材料对社会经济的可持续发展有着重要的意义。

近年来，一些200与应力腐蚀导致202不锈钢的断裂，造成了其冲击韧性大幅下降，本研究于2009年初，通过向202前，内蒙古华业特钢公司正在研究将稀土Ce添加到200系列不锈钢内，用以提高其耐腐蚀性能及力学性能。

1 实验方法实验采用202不锈钢（1Cr18Mn8Ni5N）为原料，稀土添加剂为纯Ce（w(Ce)≥99.9%）。

在10kg中频感应炉内冶炼不同稀土含量的实验钢，实验钢的化学成分见表1，其中稀土元表1 试验钢的成分试样w B/%C N Mn P S Cr Ni RE1 0.074 0.135 8.018 0.0042 0.0057 18.1 5.05 02 0.076 0.156 8.021 0.0039 0.0062 18.2 5.04 0.0053 0.073 0.162 8.019 0.0031 0.0053 17.9 5.02 0.0114 0.074 0.164 8.023 0.0045 0.0059 18.1 5.03 0.0165 0.077 0.167 8.016 0.0048 0.0065 17.9 5.04 0.022将冶炼好的钢锭进行锻造，开锻温度1150～1200℃，终锻温度825～950℃，试样由Φ80mm 锻成25mm×25mm方坯，然后固溶热处理，初期快速升温，700℃以后缓慢升温（200℃/h以下）至保温温度，在1150℃保温2h后快速水冷至室温。

常见元素对金属材料性能的影响

常见元素对金属材料性能的影响1. 碳（1）含碳量的增加，使得碳素钢的强度和硬度增加，而塑性、韧性和焊接性能下降。

（2）一般情况下，当含碳量大于0.25%时，碳钢可焊性开始变差，故压力管道中一般采用含碳量小于0.25%的碳钢。

含碳量的增加，其球化和石墨化的倾向增加。

（3）作为高温下耐热用的高合金钢，含碳量应大于或等于0.04%，但此时奥氏体不锈钢的抗晶间腐蚀性能下降。

2.硅（1）硅固溶于铁素体和奥氏体中可起到提高它们的硬度和强度的作用。

（2）含硅量若超过3%时，将显著地降低钢的塑性、韧性、延展性和可焊性，并易导致冷脆，中、高碳钢回火时易产生石墨化。

（3）各种奥氏体不锈钢中加入约2%的硅，可以增强它们的高温不起皮性。

在铬、铬铝、铬镍、铬钨等钢中加入硅，都将提高它们的高温杭氧化性能。

但含硅量太高时，材料的表面脱碳倾向增加。

（4）低含硅量对钢的耐腐蚀性能影响小大，只有当含硅量达到一定值时，它对钢的耐腐性能才有显著的增强作用。

含硅量为l5%~20%的的硅铸铁是很好的耐酸材料，对不同温度和浓度的硫酸、硝酸都很稳定，但在盐酸和王水的作用下稳定性很小，在氢氟酸中则不稳定。

高硅铸铁之所以耐腐蚀，是由于当开始腐蚀时，在其表面形成致密的SiO2薄层，阻碍了酸的进一步向内侵蚀。

3.硫、氧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）形式存在于碳素钢中，形成非金属杂质，从而导致材料性能劣化，尤其是硫的存在引起材料的热脆。

六和磷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。

（由于FeS可与铁形成共晶，并沿晶界分布），Fe-FeS共晶物的熔点为985℃，当在1000~1200℃温度下，对材料进行压力加工时，由于它已经熔化而导致晶粒开裂，使材料呈现脆性。

这种现象称为热脆。

）4.磷、砷、锑在碳素钢中的作用（1）磷、砷、锑作为杂质元素，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，尤其是低温脆性。

合金元素对钢的强韧性和工艺性能的影响

对软钢来说，细化晶粒对软钢的屈服强度σs和冲击韧－脆转折温度Tc的影响如图所示。
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3、位错密度和缺陷密度引起的强化钢铁在冷加工（轧制、拉拔）过程中，受力变形，使基体内的位错密度大大提高；钢铁在淬火后，基体内的位错密度以及缺陷密度也大幅度的增加，这都增加了钢材的强度。 4、析出碳化物弥散强化钢材在经淬火处理后，在回火过程中，以特殊碳化物的质点弥散析出，这些碳化物能有效地阻碍位错的运动，提高了钢的屈服强度。
第四章合金元素对钢的强韧性和工艺性能的影响
钢材是最广泛使用的金属材料，它能以比较低廉的价格，按十分精确的规格进行大量生产。
钢材可提供的机械性能范围，从优良的韧性和中等强度（200～300Mpa）水平到有足够韧性和极高强度（2000Mpa）水平。
然而结构材料的强度和韧性，常常是一对矛盾，强度是主要的使用性能，增加强度往往要牺牲其它性能，或者反过来也是如此。因而当前面临的问题，不是片面地追求强化，而是追求强韧化。
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4、降低钢中的含碳量碳是钢中必不可少的元素，然而加碳虽然强化作用很大，但却显著降低韧性，这是普遍倾向。针对这一特性，含碳量极低的(≤0.03%wt)、通过析出金属间化合物来强化的马氏体时效钢，具有高的韧性。
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第二节合金化与强韧化机理的综合运用举例 25Si2Mn2CrNiMoV低碳马氏体型超高强度钢的开发，其合金设计思路可以归结为： 1．强化低碳马氏体的考虑碳含量的确定要综合考虑以下因素：
韧性是材料可靠性的量度，因而提高钢材的可靠性依赖于韧化。
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钢材具有了优良的综合机械性能以后，下一步还需要考虑各种工艺性能（包括铸造性能、冷态成型性、压力加工性能、切削性、热处理工艺性以及焊接性等）。

化学成分对钢性能的影响-17页文档资料

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—CI—”，“碳钢—N04”，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p (kg/m3)、导热系数、比热、熔点Tm(C)、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。

钢材中各元素对性能性的影响

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。

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。

变形方式对深冲钢S20A时效冲击性能的影响

工硬化严重，所以冲击能降低。
衰２变彤方式、村擅位置与时效冲击位和硬度的关系
硬度变形方式１号式样冲击值Ｊｃ，ｍ
ＨＢＭ
ＡｌＡ２
ｌ６９】６９．５
１３６１２５
１８７ｌ．５２
伸变形时不均匀变形程度较小有关。４结论．
Ｉ区金属的变形程度大．沿鼓形面刻槽．由于冲击试样断口两侧面的剪切唇区占据了Ｉ区，冲击断裂面Ｉ区占的面积比例增加，当相于变形程度提高，以冲击值较低。沿支承所而面刻槽，于冲击试样断口两侧面的剪切唇由
１６．８７１９．７４
注，内各组试惮变形程度均为１．表Ｏ
垂直轴向压鳍变形，形的不均匀性严变重，。由于工具表面摩擦的影响，缩变形压
金属分为两个区域，Ｉ区金属的变形程度比
Ｋｊ
Ｋ‘ Ｘ
ｌ０
ｌ８９
２６０２０５ｌ
６ｌ
Ｇｚ
’
垂直于轴向压缩
Ｇｌ
ＧＩ
Ｘ
２８２
２Ｏ３８
参考文献
（３匪太年． ■ 塑性成形原理ｔ械出版社，９９年，１金机１８
Ｐｌ３５
轴向拉伸
Ａ
１８５９．
１７６

变形抗力的影响因素-化学成分和显微组织的影响

屈服强度增加3.9~4.9MN/m2。
一、化学成分对变形抗力的影响
4、Cr 含铬钢，影响其变形抗力的是钢中的含碳量。 0.7％～1.0％的铬钢的变形抗力比相应含碳量的碳钢高5％
～10％。 GCr6～GCr15高碳铬钢，变形抗力稍高于碳钢。高铬钢1Cr13～4Cr13，Cr17，Cr23等在高速下变形时，变
（1）Mn溶入铁素体引起固溶强化；
（2）Mn可以使钢材在轧后冷却时，得到比较细而且强度较高的珠光体。
每增加0.1%Mn，热轧钢抗拉强度增加7.8~12.7MN/m2，屈服强度增加7.8~9.8MN/m2。
一、化学成分对变形抗力的影响
3、硅硅在碳钢中的含量≤0.5%。每增加0.1%Si，热轧钢的抗拉强度增加7.8~8.8MN/m2，
形抗力大为提高。
一、化学成分对变形抗力的影响
5、镍镍在钢中可使变形抗力稍有提高。但对25NiA、30NiA等钢来讲，其变形抗力与碳钢相差不大
。当含镍量较高时，例如Ni25～Ni28钢，其变形抗力与碳钢相比有很大的差别。
合金元素复合添加，显著提高变形抗力。
二、组织结构对变形抗力的影响
1、晶粒尺寸：晶粒越细小，变形抗力越大。晶粒体积相同时，细长晶粒
比等轴晶粒结构的变形抗力要大；晶粒尺寸不均匀时，比均匀晶粒结构的变形抗力大。 2、单相组织和多相组织单相组织比多相组织的变形抗力要低； 3、夹杂物使变形抗力升高。
谢谢大家！
一、化学成分对变形抗力的影响
1、C 引起晶格畸变，形成化合物提高钢的变
形抗力。在较低的温度下，随着含碳量的增加变
形抗力升高；温度升高时影响减弱。 N与C类似。
不同变形温度和变形速度下含碳量对碳钢变形抗力的影响（实线为静压缩，虚线为动压缩）