合金元素对钢材机械性能的影响(二)
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。
各化学元素对钢材的影响
各化学元素对钢材的影响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。
合金元素在钢中的作用
一、合金元素在钢中的作用由于碳素钢的强度及淬透性低，热硬性差，耐磨、耐蚀和耐热性能都比较低。
引入合金钢（—冶炼时，有选择地向钢液中加入一些合金元素，如锰、硅、铬等，称为合金钢）。
钢中加入合金元素改变了钢的组织结构和性能，同时也改变钢的相变点和合金状态图。
1、合金元素对钢中基本相（铁素体和Fe3C）的影响加入合金元素时，一部分溶于铁素体形成合金铁素体另一部分溶于渗碳体，形成合金渗碳体，也可以和碳直接结合形成特殊的合金碳化物。
合金渗碳体（如（Fe、Mn)3C）和合金碳化物（TiC、VC）主要以第二相强化的方式来提高材料的力学性能，碳化物类型，数量、大小及分布对钢性能有影响。
凡与Fe原子半径相差愈大的合金元素，以及合金元素与铁素体晶格类型不同时，强化效果愈明显。
2、合金元素对铁碳合金相图影响A.合金元素对γ相区的影响利用合金元素能扩大（锰、镍、钴）或缩小（铬、钒、钼、硅）γ相区作用,可生产出奥氏体钢和铁素体钢B.合金元素对S点,E点的影响凡能扩大γ相区的合金元素,如Mn 、Ni等,均使S、E向左下方移动;凡能缩小γ相区的合金元素,如铬、硅等,均使S、E点向左上方移动.（S点左移，表示共析点的碳含量降低；E点左移，表示发生莱氏体转变的碳含量降低。
）3、合金元素对钢热处理的影响。
A.对奥氏体化的影响.大多数合金元素都减缓钢的奥氏体化过程。
含有碳化物形成元素的钢，碳化物不易分解。
B.对奥氏体晶粒大小的影响。
大多数合金元素都能不同程度地阻碍奥氏体晶粒长大。
尤其是合金碳化物在高温下比较稳定，分布在A的晶界上，阻止A晶粒长大C.合金元素对过冷奥氏体转变的影响。
大多数合金元素均不同程度使C曲线右移（有些合金元素能改变C曲线的形状）使临界冷却速度减小，提高钢的淬透性。
D.合金元素对M相变温度也有影响,大多数合金元素使Ms点下降。
4、合金钢分类通用分类方法有 :◆按合金元素的质量分数◆按合金元素的种类分：铬钢、锰钢、铬镍钢、硅锰钼钒钢等◆按主要用途分：分类钢种主要用途：●构造用合金钢：刚强度低合金钢低Mn、低Si-Mn——汽车车身、构造用机件、船体●热处理用中合金钢： Ni、Cr、Ni- Cr、Cr- Mo、Ni- Cr-Mo——曲柄轴、螺栓、齿轮、大型轴●表面硬化钢：二、常用合金元素在钢中的作用为了合金化而加入的合金元素，最常用的有硅、锰、铬、镍、钼、钨、钒等。
各种化学元素对钢材性能的影响
各种化学元素对钢材性能的影响展开全文①碳(C)碳是仅次于铁的主要元素，它直接影响钢材的强度、塑性、韧性和焊接性能等。
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)硅是一种脱氧剂，其脱氧作用比锰强，是钢中的有益元素。
硅含量较低时，能提高钢材的强度，而对塑性和韧性无明显影响，但是当硅含量超过0.8%~1.0%时，则塑性下降，特别是冲击韧性显著降低。
含硅量在1%~4%的低碳钢，具有极高的导磁性能，常用于电器工业和矽钢片。
但随着硅含量的增加，会降低钢的焊接性能。
③锰(Mn)锰是作为脱氧除硫的元素加入钢中的，是钢中的有益元素。
锰具有很强的脱氧去硫能力，它可以和硫结合形成MnS，从而在相当大程度上消除硫的有害影响，显著改善钢材的热加工性能。
同时，锰对碳素钢的力学性能有良好影响，它能提高钢材的硬度、强度和耐磨性。
锰含量小于0.8%，能在保持（或只略降）原有的塑性及冲击韧性的条件下，大幅度提高碳素钢的屈服极限及强度极限。
锰对钢的焊接性能也有影响。
在含锰量很低时，锰主要起消除热脆性的作用，此时锰对焊接性能的影响，特别是在硫含量略高时，是有益的；但在含锰量远远超过消除热脆性所必需的含量时，多余的锰会显著增加奥氏体的过冷能力，这时锰主要起增加冷裂纹形成的作用，会使得钢的焊接性能变差。
④磷(P)磷是钢中难去除的有害杂质，会引起钢的冷脆性增加并损坏钢的焊接性能。
造成“冷脆”的原因是磷会形成硬脆化合物Fe2P。
另外磷能提高切削性能和抗蚀性，故在易切削或耐候钢中可适当增加磷含量。
⑤硫(S)硫主要来自炼钢原料，炼钢时难以除尽。
硫在钢中是以硫化物夹杂形式存在，对钢的塑性、韧性、焊接性能、厚度方向性能、疲劳性能和耐腐蚀性都有不利影响。
金属元素对钢材性能影响
18种金属元素对钢性能的影响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。
作为合金元素，有助于钢的氮化，因而可提高钢的热稳定性。
所以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，考虑②和③，④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。
因此而大大增加钢的机械热加工的困难，也使钢极易脱碳。
（其热加工之所以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，所以导热性低，加热时容易出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℃以上的高温长时间停置也极易变脆。
一般合金钢中含Al量：合金结构钢：Al=0.4～1.1% (38CrAlA、38CrMoAlA、38CrWVAlA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、0Cr17Al5等)甚至Al=8% Cr7Al7：考虑电热合金受荷不大，虽有脆性，仍可使用。
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。
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。
合金元素在钢中的主要作用
合金元素在钢中的主要作用合金元素是指将两种或多种金属或非金属加入到基本金属中，以改变其物理、化学和机械性能的材料。
钢是一种合金，其中含有一定比例的碳和其他合金元素。
合金元素在钢中起到了重要的作用，使钢具有不同的特性和适用性。
首先，合金元素可以改变钢的力学性能。
例如，添加镍和铬可以增强钢的抗拉强度和硬度，使其具有更好的耐磨性和耐腐蚀性。
钴和钨的添加可以增强钢的抗磨性和高温强度，使其适用于高温工作环境。
钛和铌的加入可以改善钢的焊接性能，使其具有更好的可塑性和可加工性。
其次，合金元素可以改变钢的化学性质。
例如，锰的添加可以提高钢的硬化性能，促进碳的溶解和扩散。
磷和硫的加入可以改善钢的冷加工性能，使其具有更好的可塑性和可加工性。
硅的加入可以提高钢的热导率和抗腐蚀性能。
通过调整合金元素的含量和比例，可以满足不同要求的钢的化学性质。
此外，合金元素还可以改变钢的热性能。
例如，添加铝和钛可以提高钢的氧化稳定性，使其在高温环境下具有更好的耐热性。
镍和铜的加入可以改善钢的导热性能，在高温下具有更好的热传导性能。
铍和银的添加可以提高钢的导电性能，使其适用于电气工程。
同时，合金元素还可以改变钢的结构和相变性。
例如，钼和钒的加入可以改善钢的定向结构，提高其强度和塑性。
锑和铅的添加可以促进钢的相变行为，改善其物理性能。
通过对合金元素的选择和控制，可以调节钢的晶粒尺寸、晶界强度和晶界活性，从而改善钢的内部结构和力学性能。
综上所述，合金元素在钢中起着重要的作用，通过调节它们的含量和比例，可以改变钢的力学性能、化学性质、热性能和结构性能，使钢具有更好的性能和适用性。
合理的合金设计和控制是制造高品质钢材的关键。
合金元素在钢中的作用
1. 合金元素对钢性能的影响钢材中合金元素可以提高钢铁材料洁净度、均匀度、组织细度等影响材料性能，提高冶金行业资源、能源利用效率，实现节能、环保，促进钢铁行业可持续发展。
主要有以下几个方面：(1)结晶强化。
结晶强化就是通过控制结晶条件，在凝固结晶以后获得良好的宏观组织和显微组织，从而提高金属材料的性能。
它包括：(2)形变强化。
金属材料经冷加工塑性变形可以提高其强度。
这是由于材料在塑性变形后位错运动的阻力增加所致。
(3)固溶强化．通过合金化(加入合金元素)组成固溶体，使金属材料得到强化称为固溶强化。
(4)相变强化。
合金化的金属材料，通过热处理等手段发生固态相变，获得需要的组织结构，使金属材料得到强化，称为相变强化。
(5)晶界强化。
晶界部位的自由能较高，而且存在着大量的缺陷和空穴，在低温时，晶界阻碍了位错的运动，因而晶界强度高于晶粒本身；但在高温时，沿晶界的扩散速度比晶内扩散速度大得，晶界强度显著降低。
因此强化晶界对提高钢的热强性是很有效的。
硼对晶界的强化作用，是由于硼偏集于晶界上，使晶界区域的晶格缺位和空穴减少，晶界自由能降低；硼还减缓了合金元素沿晶界的扩散过程；硼能使沿晶界的析出物降低，改善了晶界状态，加入微量硼、锆或硼+锆能延迟晶界上的裂纹形成过程；此外，它们还有利于碳化物相的稳定。
(6)综合强化。
在实际生产上，强化金属材料大都是同时采用几种强化方法的综合强化，以充分发挥强化能力。
例如：1）固溶强化十形变强化，常用于固溶体系合金的强化。
2）结晶强化+沉淀强化，用于铸件强化。
3）马氏体强化+表面形变强化。
对一些承受疲劳载荷的构件，常在调质处理后再进行喷丸或滚压处理。
4）固溶强化+沉淀强化。
对于高温承压元件常采用这种方法，以提高材料的高温性能。
有时还采用硼的强化晶界作用，进一步提高材料的高温强度。
2.合金元素的存在形式根据合金元素与碳的作用不同，可将合金元素分为两大类：碳化物形成元素，它们比Fe具有更强的亲碳能力，在钢中将优先形成碳化物，依其强弱顺序为Zr、Ti、Nb、V、W、Mo、Cr、Mn、Fe等，它们大多是过渡族元素，在周期表上均位于Fe的左侧；非碳化物形成元素，主要包括Ni、Si、Co、Al等，他们与碳一般不生成碳化物而固溶于固溶体中，或生成其它化合物如AlN，一般位于周期表的右侧。
各种元素对钢材性能的影响
之答禄夫天创作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%超出时，钢的焊接性能变坏，因此用于焊接的低合金结构钢，含碳量一般不超出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。
如果钢中含硅量超出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”，较一般钢量的钢不单有足够的韧性，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。
使钢发生热脆性，降低钢的延展性和韧性，在锻造和轧制时造成裂纹。
硫对焊接性能也晦气，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。
各化学元素对钢材的影响
各化学元素对钢材的影响钢材是一种重要的结构材料，用于建筑、制造、汽车等领域。
化学元素可以对钢材的性能产生不同的影响，包括强度、硬度、耐腐蚀性等。
下面将详细讨论各化学元素对钢材的影响。
1.碳（C）：碳是钢材中最重要的元素之一，它对钢的强度和韧性有重要影响。
高碳钢具有较高的强度和硬度，但韧性较差。
低碳钢具有较好的可塑性和韧性，但强度较低。
适度的碳含量可以使钢材获得最佳的强度和韧性平衡。
2.硅（Si）：硅可以提高钢材的硬度和抗腐蚀性。
在不锈钢制备过程中，硅可以帮助形成氧化铬层，从而提高钢材的耐腐蚀性能。
同时，硅还可以降低钢铁的磁性。
3.锰（Mn）：锰可提高钢材的强度和硬度，并改善钢材的韧性。
锰和碳一起形成的碳化锰有助于提高钢的硬度和均匀性。
4.磷（P）和硫（S）：磷和硫是常见的杂质元素，在通常情况下不利于钢材的性能。
磷会导致钢材脆性增加，而硫则会降低钢材的韧性。
因此，在钢材制备过程中，通常需要控制磷和硫的含量。
5.铬（Cr）：铬是不锈钢中的重要合金元素，可以提高钢材的耐腐蚀性和抗氧化性。
铬与氧反应形成的氧化铬层可以防止钢材进一步氧化和腐蚀。
6.镍（Ni）：镍可以提高不锈钢的抗腐蚀性和强度。
镍与铬一起形成的不锈钢可以在氧化环境下维持其表面亮度和防腐蚀能力。
7.钼（Mo）：钼可以改变钢材的显微组织，提高钢材的强度和硬度，提高对热和机械应力的抵抗能力。
钼还可以增加钢材的耐蚀性，提高其在恶劣环境条件下的使用寿命。
8.钛（Ti）：钛可以增加钢材的强度和硬度，并提高抗腐蚀性能。
通过与碳一起反应，钛可以形成碳化钛，改善钢材的耐磨性。
综上所述，化学元素对钢材的影响非常重要。
不同元素的含量可以调节钢材的强度、硬度、可塑性和抗腐蚀性能。
因此，在钢材制备和合金设计过程中，必须仔细控制化学元素的含量，以获得最佳性能的钢材。
金属元素对钢材性能的影响
18种金属元素对钢性能的影响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。
作为合金元素，有助于钢的氮化，因而可提高钢的热稳定性。
所以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，考虑②和③，④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。
因此而大大增加钢的机械热加工的困难，也使钢极易脱碳。
（其热加工之所以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，所以导热性低，加热时容易出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℃以上的高温长时间停置也极易变脆。
一般合金钢中含Al量：??合金结构钢：??Al=0.4～1.1% (38CrAlA、38CrMoAlA、38CrWVAlA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、0Cr17Al5等)? ?? ?? ?? ?? ? 甚至Al=8% Cr7Al7：考虑电热合金受荷不大，虽有脆性，仍可使用。
合金元素对钢的影响
合金元素对钢的影响钢是一种由铁和碳组成的合金材料，常用于建筑、机械制造、汽车制造等领域。
除了碳以外，合金元素可以通过添加的方式对钢的性能进行调节，以满足不同的使用要求。
以下是合金元素对钢的一些主要影响。
1.硅（Si）硅是一种常见的合金元素，可改善钢的润湿性和热处理性能。
添加适量的硅可以减少钢液在浇注过程中的气孔和缩松缺陷。
此外，硅还可以提高钢的抗疲劳性能和耐腐蚀性能。
例如，不锈钢中的硅可以提高钢的耐酸性能。
2.锰（Mn）锰是一种常用的合金元素，可提高钢的硬度和强度。
适量的锰可以增加钢的韧性和冷加工性能。
锰还能够提高钢的抗腐蚀性能和抗疲劳性能，同时减少钢材在热处理过程中的变形和开裂问题。
3.硒（Se）硒是一种稀有的合金元素，可以提高铸造钢的强度和韧性。
适量的硒可以改善钢的发红敏感性，防止钢在热处理过程中产生氧化和开裂问题。
4.镍（Ni）镍是一种典型的合金元素，常用于制造耐高温材料，例如高温合金和耐热钢。
添加镍可以大幅度提高钢的抗腐蚀性能，尤其是对于抵抗硫酸腐蚀和海水腐蚀的能力。
此外，镍还能够改善钢的延展性和冷加工性能。
5.钼（Mo）钼是一种特殊的合金元素，可提高钢的硬度、强度和耐热性能。
添加适量的钼可以提高钢的耐高温性能和耐蚀性能，例如在制造高温合金和不锈钢中广泛使用。
6.铝（Al）铝是一种常见的合金元素，可以调节钢的微观结构和物理性能。
添加适量的铝可以减少钢中的热处理变形和开裂问题，提高钢的抗腐蚀性能和焊接性能。
铝还可以提高钢的强度和韧性，同时降低钢的密度。
7.硼（B）硼是一种特殊的合金元素，通过形成硼化物的方式，可以提高钢的硬度和热处理性能。
添加适量的硼可以提高钢的切削性能和耐磨性能，使其适用于制造工具钢和切削工具。
除了上述几种常见的合金元素，还有其他一些合金元素如钒、钨、铬、铌等都可以对钢的性能产生重要影响。
选择合适的合金元素以及添加的含量，能够使钢材更好地适应不同的使用环境和要求。
然而，合金元素的添加也需要考虑其对钢的成本、焊接性能和加工性能的影响，以及可能引起的其他问题，如氧化、变色等。
合金元素对钢的性能影响
合金元素对钢的影响合金元素在钢中的存在形式：❖溶入铁素体、奥氏体和马氏体中，以固溶体的溶质形式存在❖形成强化相，如溶入渗碳体形成合金渗碳体，形成特殊碳化物或者金属间化合物❖形成非金属夹杂，如合金元素与O、N、S形成氧化物、氮化物和硫化物有些元素如Pb、Ag等游离态存在。
一、合金元素与铁的相互作用1 扩大奥氏体区的元素（奥氏体形成元素）使A4点上升，A3点下降，导致奥氏体稳定区域扩大❖无限扩大奥氏体区的元素：Ni, Mn, Co❖有限扩大奥氏体区的元素：C, Cu, N2. 缩小奥氏体区的元素（铁素体形成元素）使A4点下降，A3点上升，导致奥氏体稳定区域缩小❖完全封闭奥氏体区的元素：Cr, Ti, V, W, Mo, Al, Si❖缩小奥氏体区，但不使之封闭的元素：B, Nb, Zr二、合金元素与碳的相互作用1. 非碳化物形成元素主要包括：B, N, Ni, Cu, Co, Al, Si等➢它们不能与碳元素形成化合物，但可以固溶于铁中形成固溶体➢这些元素都位于元素周期表中铁元素的右边2. 碳化物形成元素主要包括Ti, Zr, Nb, V, W, Mo, Cr, Mn, Fe➢这些元素都位于元素周期表中铁元素的左边➢它们都可与碳元素形成化合物，但形成的碳化物的性质差别很大➢Fe-C相图是研究钢中相变和对碳钢进行热处理时选择加热温度的依据，因此有必要先了解合金元素对Fe-C相图的影响。
➢钢中有三个基本的相变过程：加热时奥氏体的形成、冷却时过冷奥氏体的分解以及淬火马氏体回火时的转变。
合金元素对钢加热时奥氏体形成过程的影响合金元素对减小奥氏体晶粒长大倾向的作用也各不相同。
Ti、V、Zr、Nb等强碳化物形成元素强烈阻碍奥氏体晶粒长大，细化晶粒。
W、Mo、Cr阻止奥氏体晶粒长大的作用中等。
非碳化物形成元素Ni、Si、Cu、Co等阻止奥氏体晶粒长大的作用轻微。
Mn、P有助于奥氏体晶粒的长大。
合金元素对过冷奥氏体分解过程的影响几乎所有的合金元素（除Co）外都使C－曲线向右移动，即减慢珠光体类型转变产物的形成速度。
合金元素对钢材机械性能的影响
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。
合金元素在钢中的作用
元素在钢中的作用一、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。
而钢材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”。
含硫量愈高，热脆现象愈严重，故必须对钢中含硫量进行控制。
高级优质钢：S＜0.02%～0.03%；优质钢：S＜0.03%～0.045%；普通钢：S＜0.055%～0.7%以下。
2）磷磷是由矿石带入钢中的，一般说磷也是有害元素。
磷虽能使钢材的强度、硬度增高，但引起塑性、冲击韧性显著降低。
特别是在低温时，它使钢材显著变脆，这种现象称"冷脆"。
冷脆使钢材的冷加工及焊接性变坏，含磷愈高，冷脆性愈大，故钢中对含磷量控制较严。
高级优质钢：P＜0.025%；优质钢：P＜0.04%；普通钢：P＜0.085%。
3）锰锰是炼钢时作为脱氧剂加入钢中的。
由于锰可以与硫形成高熔点(1600℃)的 MnS，一定程度上消除了硫的有害作用。
锰具有很好的脱氧能力，能够与钢中的FeO成为MnO进入炉渣，从而改善钢的品质，特别是降低钢的脆性，提高钢的强度和硬度。
因此，锰在钢中是一种有益元素。
一般认为，钢中含锰量在0.5%～0.8%以下时，把锰看成是常存杂质。
技术条件中规定，优质碳素结构钢中，正常含锰量是0.5%～0.8%；而较高含锰量的结构钢中，其量可达0.7%～1.2%。
4）硅硅也是炼钢时作为脱氧剂而加入钢中的元素。
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合金元素对钢材机械性能的影响(二)
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1、金属材料的强化方法
金属材料的强化途径，主要有以下几个方面；
(1)结晶强化。
结晶强化就是通过控制结晶条件，在凝固结晶以后获得良好的宏观组织和显微组织，从而提高金属材料的性能。
它包括：
1）细化晶粒。
细化晶粒可以使金属组织中包含较多的晶界，由于晶界具有阻碍滑移变形作用，因而可使金属材料得到强化。
同时也改善了韧性，这是其它强化机制不可能做到的。
2）提纯强化。
在浇注过程中，把液态金属充分地提纯，尽量减少夹杂物，能显著提高固态金属的性能。
夹杂物对金属材料的性能有很大的影响。
在损坏的构件中，常可发现有大量的夹杂物。
采用真空冶炼等方法，可以获得高纯度的金属材料。
(2)形变强化。
金属材料经冷加工塑性变形可以提高其强度。
这是由于材料在塑性变形后位错运动的阻力增加所致。
(3)固溶强化．通过合金化(加入合金元素)组成固溶体，使金属材料得到强化称为固溶强化。
(4)相变强化。
合金化的金属材料，通过热处理等手段发生固态相变，获得需要的组织结构，使金属材料得到强化，称为相变强化。
相变强化可以分为两类：
1) 沉淀强化(或称弥散强化)。
在金属材料中能形成稳定化合物的合金元素，在一定条件下，使之生成的第二相化合物从固溶体中沉淀析出，弥散地分布在组织中，从而有效地提高材料的强度，通常析出的合金化合物是碳化物相。
在低合金钢(低合金结构钢和低合金热强钢)中，沉淀相主要是各种碳化物，大致可分为三类。
一是立方晶系，如TiC、V4C3，NbC等，二是六方晶系，如M02、
W2C、WC等，三是正菱形，如Fe3C。
对低合金热强钢高温强化最有效的是体心立方晶系的碳化物。
2) 马氏体强化。
金属材料经过淬火和随后回火的热处理工艺后，可获得马氏体组织，使材料强化。
但是，马氏体强化只能适用于在不太高的温度下工作的元件，工作于高温条件下的元件不能采用这种强化方法。
(5)晶界强化。
晶界部位的自由能较高，而且存在着大量的缺陷和空穴，在低温时，晶界阻碍了位错的运动，因而晶界强度高于晶粒本身；但在高温时，沿晶界的扩散速度比晶内扩散速度大得多，晶界强度显著降低。
因此强化晶界对提高钢的热强性是很有效的。
硼对晶界的强化作用，是由于硼偏集于晶界上，使晶界区域的晶格缺位和空穴减少，晶界自由能降低；硼还减缓了合金元素沿晶界的扩散过程；硼能使沿晶界的析出物降低，改善了晶界状态，加入微量硼、锆或硼+锆能延迟晶界上的裂纹形成过程；此外，它们还有利于碳化物相的稳定。
(6)综合强化。
在实际生产上，强化金属材料大都是同时采用几种强化方法的综合强化，以充分发挥强化能力。
例如：
1）固溶强化十形变强化，常用于固溶体系合金的强化。
2）结晶强化+沉淀强化，用于铸件强化。
3）马氏体强化+表面形变强化。
对一些承受疲劳载荷的构件，常在调质处理后再进行喷丸或滚压处理。
4）固溶强化+沉淀强化。
对于高温承压元件常采用这种方法，以提高材料的高温性能。
有时还采用硼的强化晶界作用，进一步提高材料的高温强度。
2、合金元素对正火(或退火)状态钢机械性能的影响
正火状态下钢有铁素体和珠光体组织。
合金元素不仅影响钢材的强度，同时也影响其韧性。
3、合金元素对调质钢机械性能的影响
合金元素对调质钢机械性能的影响，主要是通过它们对淬透性和回火性的影响而起作用的。
主要表现于下列几方面。
(1) 由于合金元素增加了钢的淬透性，使截面较大的零件也可淬透，在调质状态下可获得综合机械性能优良的回火索氏体。
(2) 许多合金元素可使回火转变过程缓慢，因而在高温回火后，碳化物保持较细小的幂颗粒，使调质处理的合金钢能够得到较好的强度与韧性的配合。
(3)高温回火后，钢的组织是由铁素体和碳化物组成，合金元素对铁素体的固溶强化作用可提高调质钢的强度。