÷翊濉⒈碳(C)：鋼中含碳量增加廷雅，屈服點(diǎn)和抗拉強(qiáng)度升高淤汽，但塑性和沖擊性降低，當(dāng)碳量0.23%超過(guò)時(shí)障翼，鋼的焊接性能變壞缚宜，因此用于焊接的低合金結(jié)構(gòu)鋼，含碳量一般不超過(guò)0.20%谚茅。碳量高還會(huì)降低鋼的耐大氣腐蝕能力型圈，在露天料場(chǎng)的高碳鋼就易銹蝕；此外，碳能增加鋼的冷脆性和時(shí)效敏感性喜拥。

　∷獗⒉常存雜質(zhì)元素

　　鋼除含碳以外，還含有少量錳(Mn)眉堪、硅(Si)翰倡、硫(S)器赦、磷(P)奉堵、氧(O)、氮(N)和氫(H)等元素刚垦。這些元素并非為改善鋼材質(zhì)量有意加入的抚垃，而是由礦石及冶煉過(guò)程中帶入的，故稱為雜質(zhì)元素趟大。這些雜質(zhì)對(duì)鋼性能是有一定影響鹤树，為了保證鋼材的質(zhì)量，在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)各類鋼的化學(xué)成分都作了嚴(yán)格的規(guī)定逊朽。 

　『辈⑴硫（S）：硫來(lái)源于煉鋼的礦石與燃料焦炭。它是鋼中的一種有害元素叽讳，使鋼產(chǎn)生熱脆性追他，降低鋼的延展性和韌性；硫以硫化鐵(FeS)的形態(tài)存在于鋼中岛蚤，F(xiàn)eS和 Fe形成低熔點(diǎn)(985℃)化合物邑狸。而鋼材的熱加工溫度一般在1150～1200℃以上，所以當(dāng)鋼材在鍛造和軋制等熱加工時(shí)涤妒，由于 FeS化合物的過(guò)早熔化而導(dǎo)致工件開(kāi)裂单雾，這種現(xiàn)象稱為“熱脆”。含硫量愈高她紫，熱脆現(xiàn)象愈嚴(yán)重乐慌。硫?qū)附有阅芤膊焕档湍透g性泣幼。故必須對(duì)鋼中含硫量進(jìn)行控制飘含。高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼：S＜0.02%～0.03%；優(yōu)質(zhì)鋼：S＜0.03%～0.045%江构；普通鋼：S＜0.055%～0.7%以下艺退。在鋼中加入0.08-0.20%的硫，可以改善切削加工性在缆，通常稱易切削鋼与钳。

　　⑵磷（P）：磷是由礦石帶入鋼中的，一般說(shuō)磷也是有害元素精柒。磷雖能使鋼材的強(qiáng)度绵捡、硬度增高，但引起塑性探九、沖擊韌性顯著降低安揣。特別是在低溫時(shí)，它使鋼材顯著變脆舶衬，這種現(xiàn)象稱"冷脆"埠通。 冷脆使鋼材的冷加工及焊接性變壞，降低塑性逛犹，使冷彎性能變壞端辱；含磷愈高，冷脆性愈大虽画，故鋼中對(duì)含磷量控制較嚴(yán)舞蔽。高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼： P＜0.025%；優(yōu)質(zhì)鋼： P＜0.04%码撰；普通鋼： P＜0.085%渗柿。

　　⑶錳（Mn）：錳是煉鋼時(shí)作為脫氧劑加入鋼中的脖岛。由于錳可以與硫形成高熔點(diǎn)(1600℃)的 MnS朵栖，一定程度上消除了硫的有害作用。錳具有很好的脫氧能力鸡岗，能夠與鋼中的FeO成為MnO進(jìn)入爐渣混槐，從而改善鋼的品質(zhì)，特別是降低鋼的脆性咕烟，提高鋼的強(qiáng)度和硬度韵楼。因此，錳在鋼中是一種有益元素憎对。一般認(rèn)為决盔，鋼中含錳量在0.5%～0.8%以下時(shí)，把錳看成是常存雜質(zhì)散岩。技術(shù)條件中規(guī)定酿乾，優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼中，正常含錳量是0.5%～0.8%萌圣；而較高含錳量的結(jié)構(gòu)鋼中渣蒙，其量可達(dá)0.7%～1.2%。

　〉秃！⑷硅（Si）：硅也是煉鋼時(shí)作為脫氧劑而加入鋼中的元素缔寒。硅與鋼水中的FeO能結(jié)成密度較小的硅酸鹽爐渣而被除去挪其，因此硅是一種有益的元素。硅在鋼中溶于鐵素體內(nèi)使鋼的強(qiáng)度感细、硬度增加什猖，塑性、韌性降低红淡。鎮(zhèn)靜鋼中的含硅量通常在0.1%～0.37%不狮，沸騰鋼中只含有0.03%～0.07%。由于鋼中硅含量一般不超過(guò)0.5%在旱，對(duì)鋼性能影響不大摇零。如果鋼中含硅量超過(guò)0.50-0.60%,硅就算合金元素。硅能顯著提高鋼的彈性極限颈渊，屈服點(diǎn)和抗拉強(qiáng)度遂黍，故廣泛用于作彈簧鋼。在調(diào)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼中加入1.0－1.2%的硅俊嗽，強(qiáng)度可提高15－20%。硅和鉬铃彰、鎢绍豁、鉻等結(jié)合，有提高抗腐蝕性和抗氧化的作用牙捉，可制造耐熱鋼竹揍。含硅1－4%的低碳鋼，具有極高的導(dǎo)磁率橘凿，用于電器工業(yè)做矽鋼片棱悄。硅量增加，會(huì)降低鋼的焊接性能寡络。

　」硪肌⑸氧（O）：氧在鋼中是有害元素。它是在煉鋼過(guò)程中自然進(jìn)入鋼中的述搀，盡管在煉鋼末期要加入錳寥药、硅、鐵和鋁進(jìn)行脫氧恰避，但不可能除盡颅蟹。氧在鋼中以FeO、MnO获殉、SiO2令消、Al2O3等夾雜形式，使鋼的強(qiáng)度轩鸭、塑性降低陋住。尤其是對(duì)疲勞強(qiáng)度撼泛、沖擊韌性等有嚴(yán)重影響。

　≡杼贰⑹氮（N）：氮能提高鋼的強(qiáng)度愿题，低溫韌性和焊接性，增加時(shí)效敏感性蛙奖。鐵素體溶解氮的能力很低潘酗。當(dāng)鋼中溶有過(guò)飽和的氮，在放置較長(zhǎng)一段時(shí)間后或隨后在200～300℃加熱就會(huì)發(fā)生氮以氮化物形式的析出雁仲，并使鋼的硬度仔夺、強(qiáng)度提高，塑性下降攒砖，發(fā)生時(shí)效缸兔。鋼液中加入Al、Ti或V進(jìn)行固氮處理吹艇，使氮固定在AlN惰蜜、TiN或VN中，可消除時(shí)效傾向受神。

　　7）氫（H）：鋼中溶有氫會(huì)引起鋼的氫脆推讽、白點(diǎn)等缺陷。白點(diǎn)常在軋制的厚板副呆、大鍛件中發(fā)現(xiàn)路槐，在縱斷面中可看到圓形或橢圓形的白色斑點(diǎn)；在橫斷面上則是細(xì)長(zhǎng)的發(fā)絲狀裂紋朋井。鍛件中有了白點(diǎn)带悼，使用時(shí)會(huì)發(fā)生突然斷裂，造成不測(cè)事故韧仓。因此鞭畜，化工容器用鋼，不允許有白點(diǎn)存在钧鸳。 氫產(chǎn)生白點(diǎn)冷裂的主要原因是因?yàn)楦邷貖W氏體冷至較低溫時(shí)牛斥，氫在鋼中的溶解度急劇降低。當(dāng)冷卻較快時(shí)搓睦，氫原子來(lái)不及擴(kuò)散到鋼的表面而逸出卡载，就在鋼中的一些缺陷處由原子狀態(tài)的氫變成分子狀態(tài)的氫。氫分子在不能擴(kuò)散的條件下在局部地區(qū)產(chǎn)生很大壓力傍念，這壓力超過(guò)了鋼的強(qiáng)度極限而在該處形成裂紋矫夷，即白點(diǎn)。

　”锘薄⒊為了合金化而加入的合金元素双藕，最常用的有硅(Si)淑趾、錳(Mn)、鉻(Cr)忧陪、鎳(Ni)扣泊、鉬(Mo)、鎢(W)嘶摊、釩(V)延蟹、鈦(Ti)、鈮(Nb)叶堆、硼(B)阱飘、銅(Cu)、鋁(Al)虱颗、稀土(Xt)等×ば伲現(xiàn)分別說(shuō)明它們?cè)阡撝械淖饔谩?

　　⑴硅（Si）：在煉鋼過(guò)程中加硅作為還原劑和脫氧劑墙滋，所以鎮(zhèn)靜鋼含有0.15－0.30%的硅掸昨。如果鋼中含硅量超過(guò)0.50-0.60%,硅就算合金元素。硅能顯著提高鋼的彈性極限擎势，屈服點(diǎn)和抗拉強(qiáng)度旅榨，故廣泛用于作彈簧鋼。在調(diào)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼中加入1.0－1.2%的硅楚携，強(qiáng)度可提高15－20%。硅和鉬岔爹、鎢茅囱、鉻等結(jié)合，有提高抗腐蝕性和抗氧化的作用旧伺，可制造耐熱鋼浆英。含硅1－4%的低碳鋼，具有極高的導(dǎo)磁率君祸，用于電器工業(yè)做矽鋼片批型。硅量增加，會(huì)降低鋼的焊接性能含滴。硅在鋼中的作用：①提高鋼中固溶體的強(qiáng)度和冷加工硬化程度使鋼的韌性和塑性降低诱渤；②硅能顯著地提高鋼的彈性極限、屈服極限和屈強(qiáng)比谈况；③耐腐蝕性勺美。硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15％一20％的高硅鑄鐵，是很好的耐酸材料碑韵。含有硅的鋼在氧化氣氛中加熱時(shí)赡茸，表面也將形成一層SiO2薄膜缎脾，從而提高鋼在高溫時(shí)的抗氧化性。

　　缺點(diǎn)：使鋼的焊接性能惡化占卧。

　∫挪ぁ⑵錳（Mn）：在煉鋼過(guò)程中，錳是良好的脫氧劑和脫硫劑华蜒，一般鋼中含錳0.30－0.50%辙纬。在碳素鋼中加入0.70%以上時(shí)就算“錳鋼”，較一般鋼量的鋼不但有足夠的韌性友多，且有較高的強(qiáng)度和硬度牲平，提高鋼的淬性，改善鋼的熱加工性能锥约，如16Mn鋼比A3屈服點(diǎn)高40%帖奠。含錳11－14%的鋼有極高的耐磨性，用于挖土機(jī)鏟斗侮搭，球磨機(jī)襯板等创邦。錳量增高，減弱鋼的抗腐蝕能力闭凡，降低焊接性能丝您。錳在鋼中的作用：①錳能提高鋼的淬透性；②錳對(duì)提高低碳和中碳珠光體鋼的強(qiáng)度有顯著的作用秩菩；③錳對(duì)鋼的高溫瞬時(shí)強(qiáng)度有所提高但珍。缺點(diǎn)：①含錳較高時(shí)，有較明顯的回火脆性現(xiàn)象粉簇；②錳有促進(jìn)晶粒長(zhǎng)大的作用绎术，因此錳鋼對(duì)過(guò)熱較敏感t在熱處理工藝上必須注意。這種缺點(diǎn)可用加入細(xì)化晶粒元素如鉬蛀膊、釩材诽、鈦等來(lái)克服；③當(dāng)錳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過(guò)1％時(shí)恒傻，會(huì)使鋼的焊接性能變壞脸侥；④錳會(huì)使鋼的耐銹蝕性能降低。

　∮濉⑶鉻（Cr）：在結(jié)構(gòu)鋼和工具鋼中睁枕，鉻能顯著提高強(qiáng)度、硬度和耐磨性扑庞，但同時(shí)降低塑性和韌性譬重。鉻又能提高鋼的抗氧化性和耐腐蝕性，因而是不銹鋼罐氨，耐熱鋼的重要合金元素臀规。鉻在鋼中的作用：①鉻可提高鋼的強(qiáng)度和硬度滩援；②鉻可提高鋼的高溫機(jī)械性能；③使鋼具有良好的抗腐蝕性和抗氧化性塔嬉；④阻止石墨化玩徊；⑤提高淬透性。缺點(diǎn)：①鉻是顯著提高鋼的脆性轉(zhuǎn)變溫度谨究；②鉻能促進(jìn)鋼的回火脆性写寄。

　　⑷鎳（Ni）：鎳能提高鋼的強(qiáng)度烟瞳，而又保持良好的塑性和韌性纽材。鎳對(duì)酸堿有較高的耐腐蝕能力，在高溫下有防銹和耐熱能力航娩。但由于鎳是較稀缺的資源敛纺，故應(yīng)盡量采用其他合金元素代用鎳鉻鋼。鎳在鋼中的作用：①可提高鋼的強(qiáng)度而不顯著降低其韌性炫茄；②鎳可降低鋼的脆性轉(zhuǎn)變溫度虹体，即可提高鋼的低溫韌性；③改善鋼的加工性和可焊性状奴；④鎳可以提高鋼的抗腐蝕能力怨耸，不僅能耐酸，而且能抗堿和大氣的腐蝕耗憨。

　〕擞薄⑸鉬（Mo）：鉬能使鋼的晶粒細(xì)化，提高淬透性和熱強(qiáng)性能眷篇，在高溫時(shí)保持足夠的強(qiáng)度和抗蠕變能力(長(zhǎng)期在高溫下受到應(yīng)力包归，發(fā)生變形，稱蠕變)铅歼。結(jié)構(gòu)鋼中加入鉬，能提高機(jī)械性能换可。 還可以抑制合金鋼由于火而引起的脆性椎椰。在工具鋼中可提高紅硬性。鉬在鋼中的作用：①鉬對(duì)鐵素體有固溶強(qiáng)化作用沾鳄；②提高鋼熱強(qiáng)性慨飘；③抗氫侵蝕的作用；④提高鋼的淬透性译荞。缺點(diǎn)：鉬的主要不良作用是它能使低合金鉬鋼發(fā)生石墨化的傾向瓤的。

　　⑹鎢（W）：鎢熔點(diǎn)高吞歼，比重大圈膏，是貴重的合金元素塔猾。鎢與碳形成碳化鎢有很高的硬度和耐磨性。在工具鋼加鎢稽坤，可顯著提高紅硬性和熱強(qiáng)性永炭，作切削工具及鍛模具用。鎢在鋼中的作用：①提高強(qiáng)度土嚼；②提高鋼的高溫強(qiáng)度魏桅；③提高鋼的抗氫性能；④是使鋼具有熱硬性缓缝。因此鎢是高速工具鋼中的主要合金元素钳葬。

　　⑺釩（V）：釩是鋼的優(yōu)良脫氧劑赂品。鋼中加0.5%的釩可細(xì)化組織晶粒翩腹，提高強(qiáng)度和韌性。釩與碳形成的碳化物榛架，在高溫高壓下可提高抗氫腐蝕能力箍负。釩在鋼中的作用：①熱強(qiáng)性；②釩能顯著地改善普通低碳低合金鋼的焊接性能唤鳍。

　÷蠡亍⑻鈦（Ti）：鈦是鋼中強(qiáng)脫氧劑。它能使鋼的內(nèi)部組織致密恕刘，細(xì)化晶粒力缤谎；降低時(shí)效敏感性和冷脆性。改善焊接性能褐着。在鉻18鎳9奧氏體不銹鋼中加入適當(dāng)?shù)拟伩涝瑁杀苊饩чg腐蝕。鈦在鋼中的作用：①鈦能改善鋼的熱強(qiáng)性含蓉，提高鋼的抗蠕變性能及高溫持久強(qiáng)度频敛；②并能提高鋼在高溫高壓氫氣中的穩(wěn)定性。使鋼在高壓下對(duì)氫的穩(wěn)定性高達(dá)600℃以上馅扣，在珠光體低合金鋼中斟赚，鈦可阻止鉬鋼在高溫下的石墨化現(xiàn)象。因此差油，鈦是鍋爐高溫元件所用的熱強(qiáng)鋼中的重要合金元素之一拗军。

　　⑼鈮（Nb）：鈮能細(xì)化晶粒和降低鋼的過(guò)熱敏感性及回火脆性蓄喇，提高強(qiáng)度发侵，但塑性和韌性有所下降。在普通低合金鋼中加鈮，可提高抗大氣腐蝕及高溫下抗氫闲招、氮精幌、氨腐蝕能力。鈮可改善焊接性能予问。在奧氏體不銹鋼中加鈮润沸，可防止晶間腐蝕現(xiàn)象。鈮在鋼中的作用：①鈮和碳涕笛、氮燥箍、氧都有極強(qiáng)的結(jié)合力，并與之形成相應(yīng)的極為穩(wěn)定的化合物列汽，因而能細(xì)化晶粒朦晋，降低鋼的過(guò)熱敏感性和回火脆性；②有極好的抗氫性能喳律；③鈮能提高鋼的熱強(qiáng)性

　≈苡⑽硼（B）：鋼中加入微量的硼就可改善鋼的致密性和熱軋性能，提高強(qiáng)度赤朽。硼在鋼中的作用：①提高鋼的淬透性稿辙；②提高鋼的高溫強(qiáng)度。強(qiáng)化晶界的作用气忠。

　×诖ⅰ⑾銅（Cu）：銅能提高強(qiáng)度和韌性，特別是大氣腐蝕性能旧噪。缺點(diǎn)是在熱加工時(shí)容易產(chǎn)生熱脆吨娜，銅含量超過(guò)0.5%塑性顯著降低。當(dāng)銅含量小于0.50%對(duì)焊接性無(wú)影響淘钟。武鋼用大冶礦石所煉的鋼宦赠，往往含有銅。

　∶啄浮⑿鋁（Al）：鋁是鋼中常用的脫氧劑勾扭。鋼中加入少量的鋁，可細(xì)化晶粒铁瞒，提高沖擊韌性尺借，如作深沖薄板的08Al鋼。鋁還具有抗氧化性和抗腐蝕性能精拟，鋁與鉻、硅合用箩晦，可顯著提高鋼的高溫不起皮性能和耐高溫腐蝕的能力甫蹄。鋁的缺點(diǎn)是影響鋼的熱加工性能、焊接性能和切削加工性能。鋁在鋼中的作用：①用作煉鋼時(shí)的脫氧定氮?jiǎng)└苛福?xì)化晶粒漫介，抑制低碳鋼的時(shí)效，改善鋼在低溫時(shí)的韌性囊叛，特別是降低了鋼的脆性轉(zhuǎn)變溫度赏碑；②提高鋼的抗氧化性能。曾對(duì)鐵鋁合金的抗氧化性進(jìn)行了較多的研究学蟀；4％AI即可改變氧化皮的結(jié)構(gòu)射愧，加入6％A1可使鋼在980C以下具有抗氧化性。當(dāng)鋁和鉻配合并用時(shí)户虐，其抗氧化性能有更大的提高卓俱。例如，含鐵50％一55％紊荞、鉻30％一35％庶艾、鋁10％一15％的合金，在1 400C高溫時(shí)擎勘，仍具有相當(dāng)好的抗氧化性咱揍。由于鋁的這一作用，近年來(lái)棚饵，常把鋁作為合金元素加入耐熱鋼中煤裙；③此外，鋁還能提高對(duì)硫化氫和V2O5蟹地，的抗腐蝕性积暖。缺點(diǎn)：①脫氧時(shí)如用鋁量過(guò)多，將促進(jìn)鋼的石墨化傾向怪与；②當(dāng)含鋁較高時(shí)．其高溫強(qiáng)度和韌性較低夺刑。

　　⒀鈷(Co)：鈷是稀有的貴重金屬分别，多用于特殊鋼和合金中遍愿，如熱強(qiáng)鋼和磁性材料。

　≡耪丁⒁稀土（Xt）：稀土元素是指元素周期表中原子序數(shù)為57-71的15個(gè)鑭系元素淌影。這些元素都是金屬，但他們的氧化物很象“土”圈喻，所以習(xí)慣上稱稀土脾韧。鋼中加入稀土，可以改變鋼中夾雜物的組成爸见、形態(tài)聂突、分布和性質(zhì)敷裁，從而改善了鋼的各種性能，如韌性言刨、焊接性泌景，冷加工性能。在犁鏵鋼中加入稀土焦伸，可提高耐磨性坑匆。

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