钢中化学成份含量对钢性能影响

钢中化学成份含量对钢性能影响

1．碳

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碳主要以碳化物（Fe

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C）形成存在于钢中，是决定钢强度的主要元素，当钢中碳含量升高时，其硬度、强度均有提高，而塑性、韧性和冲击韧性降低，冷脆倾向性和时效倾向性也有提高。随着钢中碳含量的升高，焊接性能显著下降。因此，用于焊接结构的低合金钢，碳含量不超过0.25%，一般应大于0.22%。例：70#时效；合金焊C：0.06~0.07%

2．硅

硅可提高抗拉强度和屈服或强度，特别能提高弹性极限。但钢的延伸率、收缩率和冲击韧性有所降低。硅是硅钢的主要合金元素，它能降低铁损，增加磁感应强度。硅还能提高抗腐蚀能力和抗高温氧化能力。

例：60Si

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Mn；低碳低硅钢及中碳冷礅钢；

3．锰

锰是强韧性元素，能增加钢的强度，当锰含量在1.0%以下时，不降低钢的塑性，其韧性还有所提高。当锰含量超过1%时，在提高强度的同时塑性、韧性有所下降，锰能增加钢的淬透性、耐磨性，是耐磨钢的主要合金元素。

Mn≥0.25%；锰钢

4．磷

磷在钢中以Fe

3P或Fe

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P形态存在，使钢的塑性、韧性降低，尤其低温时的韧

性降低最厉害，这种现象称为“冷脆”。总之，磷对钢材性能的危害表现在：冷脆、调质钢的回火脆性、热加工性和焊接性能降低等。

磷的有利作用有：磷能降低硅钢的铁损改善电磁性能，提高钢的抗腐蚀性（大气、海水、弱碱）以及改善钢的切削加工性能。

5．硫

硫在钢中是以FeS和MnS形态存在，硫含量高的钢会产生“热脆”。当钢水凝固时，FeS和Fe形成低熔点共晶体，熔点为985℃，并呈网状薄膜分布在晶界处。硫含量高的钢在热轧温度下（800~1200℃），低熔点共晶体熔化，经轧制和锻压时，在横向（与加工方向垂直的方向）产生裂纹。硫除对钢材的热加工性能、

焊接性能、抗腐蚀性能有大的影响外，对力学性能的影响主要表现在：（1）钢材横向的强度、延性、冲击韧性等显著降低；（2）显著降低钢材的抗氢致裂纹（HIC）的能力，因而冶炼输送含硫化氢的油、气管线多要求极低的硫含量。

硫会降低连铸坯的高温塑性，增加了连铸坯的内裂倾向。硫在易切削钢中可改善钢的切削加工性能。

6．氢

氢主要来自原材料、耐火材料及炉气的水分。氢在钢中会产生“发纹或形成应力区，在钢进行锻轧加工时发纹扩展而形成裂纹，使钢的力学性能特别是塑性恶性，甚至断裂，在钢断口上呈现“白点”。同时氢还会引起点状偏析、氢脆，以及焊缝热影响区内的裂缝等。因此，应采用各种措施降低钢中的氢含量。

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7．氮

N析出，导致钢材的时效在一般条件下，氮主要危害表现在：（1）由于Fe

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性；（2）降低钢的冷加工性能；（3）造成焊接热影响区脆化。

当钢中存在钒、铝、钛、铌等元素时与氮可形成稳定的氮化物，提高钢的强度，对钢性能有利。

8．氧

氧在固态铁中的溶解度很小，主要以氧化物夹杂的形式存在。所以钢中的夹杂物除部分硫化物以外，绝大多数的氧化物。非金属夹杂物是钢的主要破坏源，对钢材的疲劳强度、加工性能、延性、韧性、焊接性能、抗HIC性能、耐腐蚀性能等均有显著的不良影响。

氧含量高，连铸坯还会产生皮下气泡等缺陷，恶化连铸坯表面质量。

9．铝

铝作为脱氧剂或合金化元素加入钢中，铝脱氧能力比硅、锰强得多。铝在钢中的主要作用是细化晶粒、固定钢中的氮，从而显著提高钢的冲击韧性，降低冷脆倾和和时效倾向性。如D级碳素结构钢要求钢中酸溶铝含量不小于0.015%，深冲压用冷轧薄钢板084L要求钢中酸溶铝含量0.02~0.07%。