钢中微量元素的作用
耐蚀合金钢中添加微量元素对其焊接性能的影响研究
耐蚀合金钢中添加微量元素对其焊接性能的影响研究耐蚀合金钢是一种具有优异耐腐蚀性能的金属材料，在各个领域被广泛应用。
然而，焊接是将多个部件连接在一起的常见工艺，在合金钢的焊接中可能会面临一些挑战和问题。
因此，研究在耐蚀合金钢中添加微量元素对其焊接性能的影响，对于进一步提高合金钢的焊接质量具有重要意义。
在耐蚀合金钢的焊接中，添加不同微量元素可能会对焊接性能产生不同的影响。
首先，添加微量元素可以调节焊接过程中的熔池流动性。
熔池流动性的改善可以降低焊接缺陷的产生率，提高焊接强度和质量。
例如，添加微量的铌元素能够有效改善焊接熔池的流动性，减少焊接缺陷的发生。
这是因为铌元素能够形成高熔点物质，增加熔池的黏性，使其更容易控制焊接过程，提高焊缝形成的完整性和一致性。
其次，添加微量元素还可以改变焊接材料的宏观力学性能。
耐蚀合金钢的力学性能对其在实际工程中的应用至关重要。
通过添加适量的微量元素，可以调节焊接材料的抗拉强度、硬度和韧性等力学性能。
例如，添加微量的钼元素可以显著提高焊接材料的抗拉强度和硬度，同时保持较好的韧性。
这是由于钼元素能够形成固溶体和强化相，提高焊接材料晶界的强度和边界对位错运动的阻碍作用。
另外，添加微量元素还可以调节焊接材料的耐腐蚀性能。
耐蚀合金钢的主要特点之一是其良好的耐腐蚀性能，因此，在焊接过程中需要保持焊接区域的耐腐蚀性能。
通过添加特定的微量元素，可以提高焊接材料的抗腐蚀性能，延长其在恶劣环境下的使用寿命。
例如，添加微量的铬元素能够形成介稳态晶界，提高焊接材料的晶界耐腐蚀性能，减少焊接接头处的腐蚀倾向。
在实际的焊接过程中，对于耐蚀合金钢中添加微量元素对其焊接性能的影响的研究需要综合考虑多个因素。
首先是添加元素的类型和含量，不同的元素可能产生不同的效果，因此需要选择合适的添加元素。
其次是焊接参数的调节，焊接过程中的温度、焊接速度等参数也会对焊接性能产生影响，需要进行合理调节。
此外，还需注意研究焊接材料的微观结构和相变规律等因素，以全面分析添加微量元素对焊接性能的影响。
谈微合金元素Nb_V_Ti在钢中的作用
甘肃冶金 2000年12月第4期谈微合金元素N b 、V 、T i 在钢中的作用Ξ杨作宏 陈伯春(酒泉钢铁公司 甘肃 嘉峪关 735100)摘 要 论述了N b 、V 、T i 在钢中的存在形态,分析了提高钢的强韧性,改善可焊性的微观机理及在钢中的重要作用。
关键词 可能性 形态 溶度积 作用1 引言在钢中质量分数低于011%左右,而对钢的性能和微观组织有显著或特殊影响的合金添加元素,称为微合金元素;N b 、V 、T i 是其中最为重要的微合金元素。
在钢中添加微量的N b 、V 、T i ,可保证钢在碳当量较低的情况下,通过其碳、氮化物质点(尺寸小于5nm )的弥散析出及N b 、V 、T i 的固溶,细化晶粒,极大地提高钢的强度、韧性,特别是低温韧性,使钢具有良好的可焊性、使用性。
因此,研究N b 、V 、T i 在钢中的作用机理和微观行为,对钢的品种开发,生产高质量、高附加值的产品如船板、管线钢等有重要的作用。
2 Nb 、V 、T i 在钢中作用的微观基础211 形成碳化物和氮化物的可能性 图1 一些金属元素形成氧化物、硫化物、碳化物和氮化物的能力和它们的沉淀强化能力N b 、V 、T i 是碳化物和氮化物的形成元素,这些元素在比较低的浓度下就能满足这种要求。
在周期表中,它们的位置彼此靠得很近。
图1指出,对于一定的金属元素,从 组到 组,形成氧化物、硫化物、碳化物和氮化物的可能性是逐渐增强的(从右上角至左下角)。
形成沉淀强化所需要的碳化物或氮化物,N b 、V 、T i 有同等的倾向。
212 在钢中的存在形态N b 、V 、T i 为强碳化物形成元素,常温时,在钢中大部分以碳化物、氮化物、碳氮化物形式存在,少部分固溶在铁素体中,在脱氧不完全的钢中,也会2Ξ收稿日期:2000204205出现氧化物T i O 2、V 2O 3等。
这对N b 、V 、T i 是一种浪费,且氧化物对性能有害,应避免。
微量元素V_Ti_Al含量对钢耐蚀性能的影响
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常 用 铝 作为 脱 氧 剂 , ‘它有脱 氧定氮 的作 用 。
钒和 钦 除 了与氧 、 氮外 , 还与碳有极 强的 亲 合 力, 在 钢中能 形成 稳 定的碳 、 氮化 合物 ,
这些 化 合物 可 以提高钢 的奥 式体 晶粒粗 化
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传统的 耐 候钢 是 含有 . 2 、 3 、 1 %、 . 4 等 微量 元 素 的 。。5 一 67 。 钢 , 它 是 由 美 国 研 制 的 , 早 在 , , 年就开 始 了生 产应用 。 半个 多世 纪 以来 8 人 们虽 然 对 耐候 钢 的 需求 量 愈来 愈大 , 对 综 合性 能的要 求也 愈来 愈 高 , 但是耐候钢新 产品的开 发一直没有 脱离 。。5 一 67 5 钢 系 列 , 我 国 在 七 十年 代 研 制 的 具 有 代 表 性 的 9 :. 2 3# ; 7 钢 、 9 < . 2 3∃ ∋; 7 钢 也 含 有 尸 . =飞、 元 素 , 并且 加 入 了 稀 土 元 素。
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12mnnivr钢成分
12mnnivr钢成分
12MnNiVR钢是一种常见的低合金高强度钢，在化学成分方面相对比较复杂。
下面我们来逐步介绍一下这种钢的成分及其特点。
1、碳含量
在12MnNiVR钢的成分中，碳含量一般在0.12％ ~ 0.20％之间。
其中，碳元素主要有两个作用，第一是提高钢的硬度，第二是增强脆性。
因此，需要在合理的范围内添加碳元素，既能满足强度要求，也能保证钢的韧性。
2、锰含量
锰是12MnNiVR钢的主要成分之一，含量通常在1.00％ ~ 1.80％之间。
添加锰元素可以提高钢的强度和硬度，同时也能够提高钢的韧性和耐热性。
此外，锰还能够提高钢的冷加工性能。
3、铬含量
12MnNiVR钢中的铬含量很少，通常在0.20％以下。
虽然铬元素的添加主要是为了提高钢的耐腐蚀性，但在12MnNiVR钢中，由于其主要用于高温低温容器的制造，所以铬元素的含量相对较少。
4、镍含量
镍是12MnNiVR钢成分中的一个重要元素，一般在0.50% -1.00%之间。
添加适量的镍能够提高钢的强度和韧性，同时还能够提高钢的抗疲劳和耐腐蚀性能。
5、锆含量
锆是12MnNiVR钢中的微量元素，其含量很少，通常在0.01％ ~ 0.05％之间。
锆的主要作用是阻止钢中夹杂物的形成，从而提高钢的质量和强度。
综上所述，12MnNiVR钢成分的特点是：钢中碳、锰、镍、锆等元素的含量都比较高，这也使得钢有了比较好的韧性、硬度、强度等性能。
此外，由于该钢钢种专业，因此在使用过程中我们还需要注意相关的细节问题。
各种少量-微量元素在铸铁中作用
通常很多元素在铸铁中的含量是很少的，但是会对组织和性能有很大的影响。
一些是工艺添加的，但还有一些是原材料中带入的。
这些元素中的一些元素对铸件是有益的，特别是在灰铁当中；但也有一些元素是非常有害的应该尽可能避免的。
以下表格列出了这些元素的通常来源、通常的含量范围及主要作用。
这些元素中的一些元素作为主要工艺添加元素不被包含在下列表格中。
Al铝铝脱氧废钢、孕育剂、铁合金、轻合金零部件、工艺添加最大 0.03 在薄壁铸件中超过0.005%的Al含量就会促进氢气孔的产生。
中和氮；促进渣的形成。
超过0.08%的含量就会对球型石墨不利。
可以被铈中和，同时有强烈的稳定石墨作用。
Sb锑废钢、搪瓷釉废料、轴承壳体、工艺添加最大0.02 强烈的珠光体和渗碳体促进作用。
在没有稀土元素中和的情况下，抑制球型石墨产生。
As砷生铁、废钢最大0.05 强烈的促进珠光体和碳化物，改善球型石墨形状。
Ba钡含钡孕育剂最大0.003 促进石墨形核和减少衰退，降低白口倾向和促进石墨形成。
Bi铋工艺添加，铸型涂料中含铋很少超过0.01 促进白口化和非预期石墨形态。
在含稀土元素（铈）的球体俄中能够增加石墨球数，过量的石墨球可能产生缩松问题。
B硼搪瓷釉废料、工艺添加硼铁最大0.01 超过5PPM促进铁素体形成，超过10PPM促进碳化物形成（特别在球铁中），超过20PPM促进可锻铸铁的回火效果。
Ca钙铁合金、球化剂、孕育剂最大0.01 提高球型石墨圆整度，改善石墨形核，减少白口倾向和促进石墨化。
Ce铈大部分镁合金或者以铈镧稀土合金或者其它稀土形式添加最大0.02 通常不在灰铁中使用，在球铁中主要是消除有害元素，改善石墨球圆整度。
在偏析的时候会对碳化物其稳定作用。
Cr铬合金钢、涂铬层、一些生铁、铬铁最大0.3 促进白口化和珠光体形成，增加强度。
球体中高于0.05%的含量形成碳化物偏析。
Co钴工具钢最大0.02 在铸铁中午显著影响Cu铜铜线、铜合金、废钢、工艺添加最大0.5 促进珠光体、改善强度、在球体中减少铁素体形成。
各种化学元素在钢中的作用
各种化学元素在钢中的作用钢是一种由铁、碳和其他合金元素组成的合金材料。
不同的化学元素可以通过合金技术添加到钢中，以改善其性能、增强其力学性能和耐腐蚀性能。
以下是一些常见的化学元素在钢中的作用。
1.碳(C)：碳是钢中最重要的合金元素之一，它可以提高钢的硬度和强度。
添加适量的碳可以增强钢材的硬度，但过量的碳会使钢变脆。
碳浓度低于0.2%的钢称为低碳钢，而碳浓度高于0.5%的钢称为高碳钢。
2.硅(Si)：硅可以提高钢的抗腐蚀性和耐热性能。
它还可以减少钢的热脆性，提高钢的塑性和可焊性。
3.锰(Mn)：锰可以提高钢的强度和硬度。
它还可以改善钢的可塑性、耐热性和耐磨性。
锰还可以降低钢的热脆性，提高钢的焊接性能。
4.硫(S)：硫是钢中的一种杂质元素，它容易形成硫化物。
过高的硫含量会降低钢的可塑性和韧性，使其更容易开裂。
因此，通常需要保持钢中的硫含量低于0.05%。
5.磷(P)：磷是另一种钢中常见的杂质元素。
过高的磷含量会降低钢的韧性和韧性。
因此，钢中的磷含量通常需要控制在很低的水平。
6.铬(Cr)：铬可以提高钢的耐腐蚀性能。
铬与钢中的氧气发生反应，形成一层致密的氧化铬膜，防止进一步的氧化和腐蚀。
二十世纪初使用铬合金的主要用途是防止钢的腐蚀。
7.镍(Ni)：镍可以提高钢的强度、韧性和耐腐蚀性。
镍合金可以防止钢材的氧化和腐蚀，并使钢材更耐高温。
8.钼(Mo)：钼可以提高钢的强度和硬度。
它还可以提高钢的耐高温性能和耐腐蚀性能。
钼合金被广泛用于制造高温和腐蚀性环境下的零件。
9.铌(Nb)、钛(Ti)、钒(V)等微量元素：这些元素可以用来细化钢的晶粒并提高钢的强度。
它们还可以改善钢的耐热性能和切削性能。
总之，钢中的化学元素可以通过调节合金配方的方式对钢的性能进行调控。
通过合理添加不同的化学元素，可以改善钢的硬度、强度、韧性、耐蚀性、耐高温性能和切削性能，以满足不同领域的需求。
钢材中各微量元素对其性能的作用
钢材中各微量元素对其性能的作用不论是板材还是建材，各种材质的质量和性能是根据不同的需要而确实的，而钢材不同的质量要求和级别要求的不同就是靠其中的微量元素来决定的，例如我们经常用的低合金板，它本身就为五个级别Q345（A、B、C、D、E），五个级别的不同就是靠其中的S、P等微量元素的含量不同来区分的，微量元素含量不同它们所具有性能也有所不同。
那么钢材中各微量元素对本身性能会产生什么作用呢？庞志刚就收集了一些各微量元素对钢材性能的影响资料，大家可以了解一下：（1）碳：含碳量越高，钢的硬度就越高，但是它的可塑性和韧性就越差。
（2）硫：是钢中的有害杂物，含硫较高的钢在高温进行压力加工时，容易脆裂，通常叫作热脆性。
（3）磷：能使钢的可塑性及韧性明显下降，特别的在低温下更为严重，这种现象叫作冷脆性，在优质钢中，硫和磷要严格控制。
但从另方面看，在低碳钢中含有较高的硫和磷，能使其切削易断，对改善钢的可切削性是有利的。
（4）锰：能提高钢的强度，能消弱和消除硫的不良影响，并能提高钢的淬透性，含锰量很高的高合金钢（高锰钢）具有良好的耐磨性和其它的物理性能。
（5）硅：它可以提高钢的硬度，但是可塑性和韧性下降，电工用的钢中含有一定量的硅，能改善软磁性能。
（6）镍：能提高钢的强度和韧性，提高淬透性，含量高时，可显著改变钢和合金的一些物理性能，提高钢的抗腐蚀能力。
（7）硼：当钢中含有微量的（0.001－0.005％）硼时，钢的淬透性可以成倍的提高。
（8）铝：能细化钢的晶粒组织，阻抑低碳钢的时效，提高钢在低温下的韧性，还能提高钢的抗氧化性，提高钢的耐磨性和疲劳强度等。
（9）钨：能提高钢的红硬性和热强性，并能提高钢的耐磨性。
（10）铬：能提高钢的淬透性和耐磨性，能改善钢的抗腐蚀能力和抗氧化作用。
（11）钒：能细化钢的晶粒组织，提高钢的强度，韧性和耐磨性，当它在高温熔入奥氏体时，可增加钢的淬透性；反之，当它在碳化物形态存在时，就会降低它的淬透性。
微量元素在钢中的作用机理讲解
– 氧化层中存在铜、砷同时富集 ， 同时有一定量锡富集, 基体 中基本不存在明显的铜、砷和 锡富集。
• B原子冷却时会偏聚到 界面上，（相界，晶界 ，胞界），称为非平衡 偏聚
• 显示钢中B原子分布， c) 勾画出相变前奥氏体中 已有的各种界面。
B10+n （ 热 中 子 ） →Li7+α
利用反应堆进行
b) d)
70m
• 2. 其他易偏聚元素
– 铜Cu： 1083.4±0.2℃ – 在1100℃以上，富铜层会出现
6
• 1. 低熔点元素
– 锡Sn：当达一定含最时，钢产生热脆性。例如，锡在耐热合金中， 会大大降低合金的高温力学性能，降低铬钼钒热强钢的持久强度。
– 锑Sb：能显著降低钢的强度和韧性, 增加钢的高温脆性, 钢中含锑量 一般都小于0.1% , 某些钢铁合金材料要求含锑量在0.001% 以下。
– 铋Bi：在高温下容易挥发, 残存于钢中的铋量很少。多以游离状态存 在，铋含量过高会降低钢的塑性、影响钢的高温强度。
• 2. 其它易偏聚元素
• H：常温下氢在钢中的溶解度也很低。当氢在钢中以原子态溶解时，降低韧性， 引起氢脆。如耐磨钢、PC棒延迟断裂。
• 当氢在缺陷处以分子态析出时，会产生很高内压，形成微裂纹，其内壁为白色，
称白点或发裂。
钢中白点
钢的氢脆断口
• 2. 其它易偏聚元素 a)
• B：采用特殊技术，B的 径迹显微照相法
32
圆柱样品俄歇能谱分析仪（AES）真空室内打断观察断口形貌和元素偏 析，少量Cu、Sn偏析和一定量的As偏析，达到2.3%
钢材中各微量元素的作用
钢材中各微量元素的作用钢材中有各种微量的元素，在为了提高钢材的某一方面的物理性能或者化学性能的时候就会提高一些有益微量元素的含量或者减少一些有害微量元素的含量。
有益的微量元素有碳元素、铬元素、锰元素、钼元素、镍元素、硅元素、钨元素和钒元素等，微量的有害元素主要是指磷元素和硫元素。
这些微量元素在钢材中起到了强度、韧性、耐磨性、耐震性、耐腐蚀性等关键作用。
首先碳元素在钢材中的作用是至关重要的。
如果说钢材是建筑行业的骨，那么碳元素就是钢材中的骨。
碳元素主要作用就是加钢材的硬度。
碳的含量越高，钢材的硬度就越高，钢材中碳的含量和钢材钢材的硬度是正比关系。
但是任何事情都是一把双刃剑，在碳的含量越高时，钢材的硬度会越来越高，但是钢材的塑性和韧性却会越来越差，钢材中碳元素的含量和钢材的塑性、韧性成反比。
所以我们要好好利用碳元素，让钢材的硬度提高和塑性和韧性提高之间做出优化曲线，进行选择。
铬元素能提高钢的钢材的淬透性和耐磨性。
淬透性就是指的是提高钢材在淬火和元素渗透的过程，耐磨性指的是钢材在不断反复摩擦过程中不容易损坏。
铬元素还能够改善钢材的抗腐蚀性和抗氧化性，铬元素含量越高的情况下，在热处理或者焊接等加温情况下可能控制氧化皮的产生，而且在钢材遇到酸与碱的情况下，可以缓解酸碱的腐蚀能力。
锰元素能够提高钢的强度，使钢材能够承受扭矩和压力、剪切力。
并且和铬元素一样能够提高钢材的淬透性，在钢材中有一种含锰量很高的合金钢，它具有十分好的耐磨性能和强度、硬度等其他的物理性能。
我们常常把它叫做高锰钢。
钼元素可以明显的提高钢材的淬透性，这一个功能和铬、锰元素的功能一样。
但是钼元素还可能防止钢材的回火脆性，这样使得需要进行回火处理的钢材含钼元素的重要性。
而且钼元素还有一个非常重要的作用就是能够提高钢材的剩磁性和娇顽性能。
钼元素是耐热钢不可或缺的元素。
镍元素也可以钢材的淬透性，还可以增加钢的强度和韧性。
当镍元素的含量显著提高时，钢材的抗腐蚀能力。
微量元素对钢材性能的影响0
591351714804微量元素对钢材性能的影响《砷的冶金物理化学属性及其对钢热轧过程的影响》徐芗明宝山钢铁股份有限公司特殊钢分公司制造管理部砷对钢的危害体现在以下几个方面：1.砷易在钢的界面处产生偏聚，导致回火脆现象；2.在热加工时砷使钢材产生表面热脆裂纹等缺陷；3.砷对钢的硬度有不利影响；4当钢中砷含量大于0.02%时，会导致成分严重偏析，改变晶粒组织结构，破坏金属的连续性；5砷使钢的冷脆性能增加，延伸率，断面收缩率及冲击韧性降低，并使钢的焊接性能变差，一般用途低碳钢中的成分应控制在小于0.02%~0.045%作者对实验钢砷的面扫描图像分析，发现砷在试样表层中分布明显不均匀，在试样表层的氧化物内，砷明显低于基体，这表明实验钢在加热过程中，铁变氧化成氧化物，而砷不被氧化，而砷扩散到未氧化的基体中去，使基体中砷的含量增加，从而使基体和氧化物中，砷分布明显不均匀，因此，当钢坯在高温氧化性气氛下长时间加热时，发生严重氧化的钢表层中砷向铁素体基体富集，从而引起钢表层的热塑性降低。
含砷在氧化性气氛加热的过程中，砷不断被排列到氧化层下的金属中，当砷含量超出在铁中的溶解极限时，就会在氧化层和金属界面间形成溶融的液相，在热加工拉应力作用下，这些液相则会湿润晶界而产生表面热脆裂纹。
综合砷元素的特点及热轧缺陷检验结果，对热连轧的裂纹原因分析如下：1由于砷元素容易偏析于晶界，降低了晶界表面能，弱化了晶界，增大了沿晶界脆性断裂的倾向，降低了钢的脆性断裂抗力。
2当钢坯在高温，氧化性气氛下长时间加热时，发生严重氧化的钢表层中砷向铁素体基体富集，从而引起钢表层的热塑性降低。
3同时砷与铁素体固溶，脆化了铁素体组织，钢坯经加热后恶化了钢的基体组织强度，降低了钢的延性。
改善含砷钢热塑性的轧制对策为改善含砷钢的塑性，依据以上分析裂纹产生的机理，对原轧制工艺进行了优化和调整，设计了如下工艺：1降低加热温度，缩小各加热段上，下加热温差控制范围，加热温度按下限控制，使加热温度更均匀。
a216 gr wcb化学成分
a216 gr wcb是一种常见的碳素钢。
它具有一定的化学成分，可以用于制造许多不同类型的零件和设备。
本文将对a216 gr wcb的化学成分进行详细介绍。
二、主要元素1. 碳（C）：碳是a216 gr wcb中最主要的元素之一，其含量通常在0.25~0.30之间。
适当的碳含量可以提高钢的硬度和强度，但过高的碳含量会降低钢的韧性。
2. 硅（Si）：硅的含量通常在0.60~0.90之间。
硅可以提高钢的强度和硬度，同时对于抗氧化和抗腐蚀也有一定的作用。
3. 锰（Mn）：锰的含量通常在0.60~0.90之间。
锰可以提高钢的强度和硬度，同时还有助于降低冷却时的收缩裂纹。
4. 硫（S）：硫的含量通常应控制在0.035以下。
过高的硫含量会影响钢的加工性能和焊接性能。
5. 磷（P）：磷的含量也应控制在0.035以下。
过高的磷含量会降低钢的韧性和冲击价值。
三、其他微量元素除了上述主要元素外，a216 gr wcb中还可能含有少量的铬（Cr）、钼（Mo）和镍（Ni）。
这些元素可以提高钢的耐蚀性、耐磨性和抗疲劳性。
但是它们的含量通常不超过1。
a216 gr wcb的化学成分直接影响着其力学性能、加工性能和耐蚀性能。
合理控制各种元素的含量，可以使得钢具有良好的综合性能，能够满足各种不同工程项目的需求。
在生产和使用过程中，应当仔细关注和控制其化学成分，以确保产品的质量和性能。
五、参考资料1. ASTM A216/A216M-19标准2. 《钢铁材料化学成分和力学性能测试方法》六、a216 gr wcb的应用领域a216 gr wcb由于其良好的力学性能和耐磨性，广泛应用于各种行业的工程项目中。
以下是该钢材常见的应用领域：1. 造纸厂设备：在造纸厂的生产设备中，常需要承受高温、高压和腐蚀的环境。
a216 gr wcb因其抗腐蚀和耐磨的特性，常被用于制造造纸机的零部件，如混浆器、旋转筛和压榨辊等。
2. 化工设备：在化工工业中，许多设备需要耐腐蚀和耐磨，同时对机械性能也有较高要求。
锰在钢中作用的原理
锰在钢中作用的原理
1. 锰是钢中的一种微量元素,加入适量的锰可以提高钢的性能。
2. 锰可以稳定钢中的硫和氧元素,防止出现低熔点易脆的MnS 包括物,提高钢的热强度。
3. 锰可以湮灭钢中的细晶,使晶粒细化,这会增加晶界数量,提高钢的耐裂性。
4. 细晶化也会提高钢的塑性,增加钢的加工性能。
锰钢在冷加工后的深拉伸性较好。
5. 锰与硫的亲和力大于铁,可以将钢中的硫以MnS 的形式固定,防止热脆,提高韧性。
6. 锰也可以增强回火软化区及过冷区,防止马氏体在此区生成,避免回火脆性。
7. 锰可以抑制珠光体在粗大晶界处的生成,防止脆化。
8. 适量锰还可以提高iringγ转变温度,延缓马氏体形成,防止低温脆化。
9. 锰与氧的反应可以去除钢中的氧化物夹杂物,减少气孔产生,提高钢的致密性。
10. 锰钢在焊接时热影响区的脆化现象也较轻,焊接性能好。
11.但锰含量过高也会对钢的延展性产生负面影响。
一般控制在0.3-0.8%适中。
综上所述,适量锰的加入可以显著提升钢的塑性、韧性、焊接性等多项机械性能。
这是利用了锰与硫、氧、碳的高反应活性实现的。
但也需要控制好锰的含量。
钢材中各微量元素的作用
钢材中各微量元素的作用钢材中有各种微量的元素，在为了提高钢材的某一方面的物理性能或者化学性能的时候就会提高一些有益微量元素的含量或者减少一些有害微量元素的含量。
有益的微量元素有碳元素、铬元素、锰元素、钼元素、镍元素、硅元素、钨元素和钒元素等，微量的有害元素主要是指磷元素和硫元素。
这些微量元素在钢材中起到了强度、韧性、耐磨性、耐震性、耐腐蚀性等关键作用。
首先碳元素在钢材中的作用是至关重要的。
如果说钢材是建筑行业的骨，那么碳元素就是钢材中的骨。
碳元素主要作用就是加钢材的硬度。
碳的含量越高，钢材的硬度就越高，钢材中碳的含量和钢材钢材的硬度是正比关系。
但是任何事情都是一把双刃剑，在碳的含量越高时，钢材的硬度会越来越高，但是钢材的塑性和韧性却会越来越差，钢材中碳元素的含量和钢材的塑性、韧性成反比。
所以我们要好好利用碳元素，让钢材的硬度提高和塑性和韧性提高之间做出优化曲线，进行选择。
铬元素能提高钢的钢材的淬透性和耐磨性。
淬透性就是指的是提高钢材在淬火和元素渗透的过程，耐磨性指的是钢材在不断反复摩擦过程中不容易损坏。
铬元素还能够改善钢材的抗腐蚀性和抗氧化性，铬元素含量越高的情况下，在热处理或者焊接等加温情况下可能控制氧化皮的产生，而且在钢材遇到酸与碱的情况下，可以缓解酸碱的腐蚀能力。
锰元素能够提高钢的强度，使钢材能够承受扭矩和压力、剪切力。
并且和铬元素一样能够提高钢材的淬透性，在钢材中有一种含锰量很高的合金钢，它具有十分好的耐磨性能和强度、硬度等其他的物理性能。
我们常常把它叫做高锰钢。
钼元素可以明显的提高钢材的淬透性，这一个功能和铬、锰元素的功能一样。
但是钼元素还可能防止钢材的回火脆性，这样使得需要进行回火处理的钢材含钼元素的重要性。
而且钼元素还有一个非常重要的作用就是能够提高钢材的剩磁性和娇顽性能。
钼元素是耐热钢不可或缺的元素。
镍元素也可以钢材的淬透性，还可以增加钢的强度和韧性。
当镍元素的含量显著提高时，钢材的抗腐蚀能力。
钢中化学元素对性能的影响
钢中诸元素及其含量与形态对钢的组织和性能有直接的影响。
（1）碳碳对钢的组织和性能影响极大。
一般说，随着碳含量的增加，抗拉强度、屈服点等增加，而伸长率、收缩率及冲击值等塑性和韧性指标下降，即变硬变脆，焊接性能变差，钢的熔点也有所降低。
另外，碳含量对热处理制度的确定有很大的影响。
图1-1为力学性能与碳含量的关系。
图1-2为各碳钢的冲击试验。
（2）硅硅在冶炼中的作用是脱氧，为常存的元素。
硅对碳素结构钢的机械性能影响不大。
一般说，随着硅的增加，迁都和硬度提高，而伸长率变化不大。
（3）锰锰在冶炼中的作用是脱氧和消除硫的影响，也是常存的元素。
锰与硫结合成MnS，防止硫所引起的热脆性。
一般锰的含量是硫含量的20倍以上。
锰除了改善钢的热加工性以外，还可提高强度、硬度和耐磨性。
通常人们愿意用低碳高锰类型的钢作为焊接结构钢，锰含量高，钢的低温韧性就越好。
但锰含量超过1.50%左右时，则钢硬化而延展性变坏。
含锰量大的钢可作为耐磨性高而韧性大的合金钢，如不锈钢、耐热钢、磨具钢等。
（4）磷磷为有害元素。
中厚钢板的含磷量在0.010-0.035%之间，磷含量高可使抗拉强度稍有增加，但伸长率和冲击值下降，钢变脆，不利于冷加工和焊接，并且易偏析，故应尽量减少磷含量。
磷和铜共存，可提高钢材暴露于大气时的耐蚀性，钢中加入磷0.10%左右、铜0.35%左右，可作为耐候钢。
（5）硫硫对中厚钢板是非常有害的元素，容易形成硫化物的层状偏析，使板厚方向（Z向）强度和塑性大大降低，用作海洋平台的强约束焊接部件时，往往会引起层状撕裂，因此，这类用途的钢，其含硫量要求降至0.010%以下甚至更低。
冶炼中必须采取有效的脱硫工艺。
硫还容易生产低熔点的FeS，使钢在热轧和焊接中产生热脆裂纹。
（6）铝铝是为脱氧和晶粒调整而加入的，能与氮结合，消除氮的危害，改善冲击功，且可细化晶粒，有利于淬火和焊接的操作。
但温度达300℃时强度下降，蠕变极限大大降低，还会使碳石墨化而引起脆性，故锅炉钢不应加铝，且限制在0.010%以下。
微量元素在钢铁中的作用
钢铁中微量金属元素的作用：--------------------------------------1、磷（P）：使钢产生冷脆和降低钢的冲击韧性；但可改善钢的切削性能。
2、硅（Si）：能增加钢的强度、弹性、耐热、耐酸性及电阻系数等。
冶炼中的脱氧剂能增加钢的过热和脱碳敏感性。
3、锰（Mm）：能提高钢的强度和硬度及耐磨性。
冶炼时的脱氧剂和脱硫剂。
4、铬（Cr）：能增加钢的机械性能和耐磨性，可增大钢的淬火度和淬火后的变形能力。
同时又可增加钢的硬度、弹性、抗磁力和抗强力，增加钢的耐蚀性和耐热性等。
5、镍（Ni）：可以提高钢的强度、韧性、耐热性、防腐性、抗酸性、导磁性等。
增加钢的淬透性及硬度。
6、钒（V）：可赋于钢的一些特殊机械性能：如提高抗张强度和屈服点，明显提高钢的高温强度。
7、钛（Ti）：可防止和减少钢中气泡的产生，提高钢的硬度、细化晶粒、降低钢的时效敏感性、冷脆性和腐蚀性。
8、铜（Cu）：一般如P、S一样是残留有害元素。
Cu的存在会降低钢的机械性能，破坏钢的焊接性能，会使钢在锻轧等加工时产生热脆性。
钢中加入一定量的Cu，可提高钢的退火硬度，降低成本。
若含Cu 0.15～0.25%时，可使钢的耐大气腐蚀的性能。
9、铝（Al）：（1）低碳结构钢中 0.5～1%的Al有助于增加钢的硬度和强度；（2）铬钼钢和铬钢中含Al可增加其耐磨性；（3）高碳工具钢中Al的存在可使产生淬火脆性。
10、钨（W）：可提高钢的蠕变强度，又是钢中碳化物的强促进剂，每1%的W可提高钢的抗张强度和屈服点4＆#215;9.8N/cm²,并使其具有回火稳定性和高温强度。
11、钼（Mo）：可增加钢的强度又不致降低钢的可塑性和韧性，同时又能使钢在高温下具有足够的强度，能改善钢的冷脆性和耐磨性等。
12、钴（Co）：可以提高和改善钢的高温性能，增加其红硬性，提高钢的抗氧化性和耐蚀性能等。
13、铌（Nb）：可使钢的晶粒细化，降低钢的过热敏感性及回火脆性；改善钢的焊接性能，提高耐热钢的强度和抗蚀性等。
微量元素在钢中的作用机理
4.8
0.047 0.021 0.019 0.028 0.0066
0.052 0.025 0.028 0.069 0.0066
23
含Cr
不含Cr
含/不含Cr钢的CO2腐蚀段面形貌
第24页
（A）
腐蚀产物的XRD衍射能谱
第25页
腐蚀产物膜
Cr的分布
60℃时钢腐蚀产物膜中Cr的分布
成 低 熔 点 共 晶 (985℃) ， 热 加 工 时
(1150~1200℃) ，由于其熔化而导致开裂 ，称热脆性。 • 硫对钢的低温冲击韧性影响很大，降低 硫含量可显著提高冲击韧性。 • 硫还导致钢各向异性，在横向和厚度方 向上韧性恶化。
合金晶界的低熔点硫化物共晶
拉伸断口孔洞及分析
“轴心裂纹”状的缺陷
Cr在耐腐蚀方面有着得天独厚的 条件，得到广泛的使用，利用其 惰性的氧化膜，协助铜共同抵御 腐蚀。
第22页
某钢铁水中的元素含量
审核 一级品 一级品 一级品 一级品 二类 二类 二类 Si 0.5 0.4 Mn 0.32 P 0.13 S 0.023 C 4.72 4.61 4.73 4.65 4.8 4.83 4.6
Cr 钢形成 Cr 7 C 3 或 Cr 23 C 6 ，还可 以与碳形成复合碳化物。 在低碳钢中加入 Cr能提高强度，
硬度和耐磨性，但焊接性能和塑
性有所降低；（Ceq Cr=1/5C）
Rel=170+1300C+160Mn+130M
o+160Cr+88Ni+63W+45Cu+27
微量元素对轴承钢质量的影响
微量元素对轴承钢质量的影响含１.０％Ｃ、１.５％Ｃｒ轴承钢是专用钢中质量要求最为苛刻的钢种，该钢种是１９世纪末发明的，１００年来，成分基本没变化，而其疲劳寿命成倍提高。
其主要原因就在于通过冶炼方法和制备工艺的不断改进使钢的洁净度和组织均匀性大幅度提高，轴承钢的洁净度及其对性能的影响主要涉及到微量元素问题。
１氧瑞典ＳＫＦ公司和日本山阳特殊钢公司对轴承钢氧含量与疲劳寿命的关系，做过大量的试验研究工作，得出了明确的结论。
Ｌｕｎｄ等认为疲劳寿命与氧含量的关系为Ｌ１０＝３７２Ｔ.Ｏ－１.６，即二次精炼钢（氧含量为１０ppm）的疲劳寿命是大气下熔炼钢（氧含量为４０ｐｐｍ）的１０倍。
上杉年一认为：精炼钢氧含量降到５ｐｐｍ，其疲劳寿命是非精炼钢的３０倍，与真空自耗和电渣重熔钢相当。
但是应当指出的是，氧含量与疲劳寿命的关系是辩证的关系，不是绝对的，因为钢中氧含量的高低，实际上只能代表钢中氧化物夹杂数量的大小，它不能代表硫化物和氮化物量的高低，更不用说夹杂物的尺寸及分布了。
通常，一个轴承件的破坏，往往是由许多夹杂物中的一个大型夹杂物引起。
这些夹杂物有硫化物、氧化物和氮化物。
从这个意义上说，夹杂物的尺寸与分布对疲劳寿命影响最大。
２硫峰公雄认为：当（0.21 (Ｏ％)1/2 －0.003）≤Ｓ％≤（0.21(Ｏ％)1/2 ＋0.007）时，硫对性能没有影响。
关于硫对疲劳寿命的影响，目前还存在着意见分歧，归纳起来有以下三种观点：一种认为适当提高钢中硫化物含量有利于寿命的提高；另一种观点认为硫化物含量增加会降低寿命；还有一种观点则认为硫化物含量与疲劳寿命关系不大。
认为硫化物有益的观点，常用“共生理论”来解释之。
这种理论认为钢液在凝固过程中，低熔点的硫化物粘附在氧化物表面上，形成硫化物包围氧化物的共生夹杂，它能够松弛拉应力，并能够进行协调变形，从而减少氧化物的有害作用，但必须看到，这种观点只在有限的条件下才值得重视。
一方面，因为硫化物包覆氧化物并非仅靠控制氧硫比就一定能实现。
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钢中微量微量元素的作用
碳（C）：增加钢的强度硬度，可段性，降低韧性，加工性，易产生裂纹，如化合物（碳化铁）在时，含量越多越脆硬。
锰（Mn）：锰是良好的脱氧剂合脱硫剂。
钢中都含有一定量的锰，它能消除合减弱由于硫引起的钢的热脆性，从而改善钢的热加工性能。
锰合铁形成固熔体，提高钢中铁素体和奥氏体的强度和硬度。
锰稳定奥氏体组织的能力仅次于镍，也强烈增加钢的淬透性。
硅（Si）硅能溶入铁素体和奥氏体中提高钢的硬度和强度，其作用仅次于磷，较锰，镍，铬，钨，钼，和矾等元素强。
但Si超过3％时，将显著降低钢的塑性和韧性。
含硅的钢在氧化气氛中加热时，表面将形成以层SiO2薄膜，从而提高钢在高温时的抗氧化性Si能将底钢的焊接性能。
因为与的亲和力Si比Fe强，在焊接时容易形成底熔点的硅酸盐，增加熔渣和熔化金属的流动性，引起喷溅现象，影响焊缝质量。
硅是良好的脱氧剂。
用铝脱氧时酌加一定量的硅，能显著提高铝的脱氧能力。
氮（N）：氮能部分溶入铁中，有固溶强化和提高淬透性，但不显著。
有于氮化物在晶界上析出，能提高晶界高温强度，增加钢的儒变度。
与钢中其它元素化合，有沉淀硬化作用，对钢抗蚀性影响不顾显著。
氢（H）：对合金有不利的影响，因其会造成焊道的开裂，增加脆硬性。
硫（S）：提高硫和锰的含量，可改善钢的切削性能，在易切削钢中硫作为有益元素加入。
但硫在钢中的偏析严重恶化钢的质量，在高温下，降低钢的塑性，是一种有害元素。
磷（P）：磷在钢中有固溶强化和冷作硬化作用强作为合金元素加入钢中，能提高钢的强度和港的耐大气腐蚀性能，但能降低钢的塑性和韧性，致使钢在冷加工时容易脆裂，也即所谓的“冷脆”现象。
磷对焊接性也有不良影响。
磷是有害元素，应严加控制，一般含量不大于0.030％-0.040％。
铬（ge）：铬能增加二次硬化作用，可提高高碳钢的硬度和耐磨性而不使钢变脆。
含量超过12％时，使钢具有良好的高温抗氧化性和耐氧化性介质腐蚀作用，还增加钢的热强性。
铬能提高碳素钢的轧制状态的强度和硬度降低钢的生长率和段面收缩率。
当铬含量超过15％时，强度和硬度将下降伸长率和段面收缩率则相应地有所提高。
镍（Ni）：镍在钢中强化铁素体并细化珠光体，总的效果是提高强度，对塑性影响不显著。
镍可以提高钢对疲劳的抗力和减少钢对缺口的敏感性。
镍降低钢的低温脆性转变温度，这对低温钢有极重要的意义。
镍加入钢中不仅耐酸，而且也能抗碱，对大气及盐都有抗蚀能力。
钼（Mo）：钼在钢中女人女冠提高淬透性和加热性，防止回火脆性，增加某些介质的抗蚀性。
钒（V）：钒和碳、氨、氧、有极强的亲和力，与之形成相应的稳定化合物。
其主要作用是细化钢的组织和晶粒，降低钢的过热敏感性，提高钢的强度和韧性，当在高温溶入固体时，增加淬透性；
铝（Al）：铝主要是用来脱氧和细化晶粒，提高钢在低温下的韧性。
含量高时能提高钢的抗氧化性及氧化性酸和H2S气体中的耐蚀性，铝在钢中固溶强化作用大。
在耐热合金中，铝与镍形成化合物，从而提高热强性。
钛（Ti）：有钛和碳之间的亲和力远大于铬和碳之间的亲和力，在不修钢中常用钛来固定其中的碳以消除铬在晶界处的贫化，从而消除或减轻钢的晶间腐蚀。
在高铬不修钢中通常须加入约5倍含碳量的钛，不但能提高钢的抗蚀性（主要抗晶间腐蚀）和韧性，还能阻止钢在高温时的晶粒长大倾向和改善钢的焊接性能。
铌（Nb）：铌溶入奥氏体时显著提高钢的淬透性。
但以碳化物和氧化物微粒形态存在时细化晶粒并降低钢的淬透性，能体高钢的冲击韧性并降低其脆性转变温度。
当含量大于含碳量的8倍时，几乎可以固定钢中所有的碳，使钢具有很好的抗氢性能。
在奥氏体中钢中可以防止氧化介质对钢的晶间腐蚀由于固定碳和沉淀硬化作用，能提高热强钢的高温性能。
铜（Cu）：铜在钢中的突出作用是改善普通底合金钢的抗大气腐蚀性能，特别是和磷配合使用时，加入铜还能提高钢的强度和屈服比，而对焊接性能没有不利的影响。
，。