不同微量元素对钢材性能的影响

钢中各种化学成分的作用

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Mn

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，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

能增加钢的强度和硬度及耐磨性，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

可赋予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，铜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。钢中加入一定量的铜，可提高钢的退火硬度，降低成本。若含铜0.15-0.25%时，可提高钢的耐大气腐蚀的性能。

9.铝Al

低碳结构钢中0.5-1%的铝有助于增加钢的硬度和强度；铬钼钢和铬钢中含铝可增加其耐磨性；高碳工具钢中铝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%的钨可提高钢的抗张强度和屈服点4x9.8N/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腐蚀性能等。

13.铌Nb

可使钢的晶粒细化，降低钢的过热敏感性和回火脆性，改善钢的焊接性能，提高耐热钢的强度和抗蚀性等。

14.钽Ta

提高钢的质量及机械性能，提高钢合金的熔点、高温强度、碳化物及Y相稳定性。

15.锆Zr

冶炼过程中的除氧、硫、磷剂，Zr、Hf能提高钢的强度和硬度，尤其是钢的持久强度及改善钢的焊接性能。

16.稀土Re

是很好的脱氧、脱硫剂，能消除或减弱钢中许多有害元素的影响，改善钢的质量，在不锈耐热钢中加入Re可改善钢的热加工性能，结构钢中加入Re可提高其塑性及韧性。

17.硼B

钢中的维生素，能成倍地增加淬火性，增加钢的硬度和抗张力，改善钢的焊接性能等。低碳钢中加入0.1-4.5%的B，有吸收中子的功能。

18.钙Ca

可提高钢的强度及切削性能，冶炼过程中的净化剂（除氧、硫、磷等）。19.碳C

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敏感性，降低抗大气锈蚀性。

20.硫S

有害元素，呈非金属的硫化物夹杂物存在于钢中，降低各种力学性能，硫化物所造成的低熔点使钢在焊接时容易产生热裂纹，显著降低可焊性。硫有强烈的偏析作用，增加了危害性。

21.氧O

氧是钢中的有害杂质，主要存在于非金属夹杂物内，少量溶于铁素体中，非金属夹杂物降低钢的力学性能，特别是韧性。氧有促进时效倾向的作用，氧化物所造成的低熔点亦使钢的可焊性变坏。

22.氮N

氮主要嵌溶于铁素体中，也可呈化合物形式存在。氮对钢材性质的影响与碳、磷相似，使钢材的强度提高，塑形特别是韧性显著下降。

上面所述：对钢中各种化学成分的作用比较片面，一个成分在钢中的作用是不同的，不同含量其作用也是不同的，不能简单介定。

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形好，抗拉强度约250MPa，伸长率约50%。

2.渗碳体

是铁和碳组成的化合物Fe3C，含碳量约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。

4.奥氏体

奥氏体塑形很好，强度较低，具有一定的韧性，不具有铁磁性。奥氏体因为是面心立方，四面体间隙较大，可容纳更多的碳。

奥氏体导热性差，线膨胀系数大。

5.马氏体

马氏体的晶体结构为体心四方结构，高强度和硬度是钢中马氏体的主要特征之一。