48種元素對(duì)鋼鐵性能的影響!
2019-08-26來源：鋼丸姐點(diǎn)擊：1580次
，鋼中溶有氫會(huì)引起鋼的氫脆
、白點(diǎn)等缺陷
。氫與氧
、氮一樣
，在固態(tài)鋼中溶解度極小
，在高溫時(shí)溶入鋼液
，冷卻時(shí)來不及逸出而積聚在組織中形成高壓細(xì)微氣孔
，使鋼的塑性
、韌度和疲勞強(qiáng)度急劇降低，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成裂紋
、脆斷
。“氫脆”主要出現(xiàn)在馬氏體鋼中，在鐵氧體鋼中不十分突出
，一般與硬度和含碳量一起增加。
另一方面
，H能提高鋼的磁導(dǎo)率，但也會(huì)使矯頑力和鐵損增加（加H后矯頑力可增大0.5～2倍）
。>
[導(dǎo)讀]： 48種元素對(duì)鋼鐵性能的影響!
元素1：H（氫）
對(duì)鋼鐵性能的影響：
H是一般鋼中**有害的元素
，鋼中溶有氫會(huì)引起鋼的氫脆
、白點(diǎn)等缺陷
。氫與氧
、氮一樣，在固態(tài)鋼中溶解度極小
，在高溫時(shí)溶入鋼液
，冷卻時(shí)來不及逸出而積聚在組織中形成高壓細(xì)微氣孔
，使鋼的塑性
、韌度和疲勞強(qiáng)度急劇降低，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成裂紋
、脆斷
。“氫脆”主要出現(xiàn)在馬氏體鋼中
，在鐵氧體鋼中不十分突出，一般與硬度和含碳量一起增加
。
另一方面，H能提高鋼的磁導(dǎo)率
，但也會(huì)使矯頑力和鐵損增加（加H后矯頑力可增大0.5～2倍）
。
48種元素對(duì)鋼鐵性能的影響!
鐵米鋼丸小編給您詳細(xì)講解48種元素對(duì)鋼鐵性能的影響!
元素1：H（氫）
對(duì)鋼鐵性能的影響：
H是一般鋼中**有害的元素 ，鋼中溶有氫會(huì)引起鋼的氫脆
、白點(diǎn)等缺陷
。氫與氧、氮一樣
，在固態(tài)鋼中溶解度極小，在高溫時(shí)溶入鋼液
，冷卻時(shí)來不及逸出而積聚在組織中形成高壓細(xì)微氣孔，使鋼的塑性
、韌度和疲勞強(qiáng)度急劇降低
，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成裂紋
、脆斷
?div id="d48novz" class="flower left">
！皻浯唷敝饕霈F(xiàn)在馬氏體鋼中
，在鐵氧體鋼中不十分突出
，一般與硬度和含碳量一起增加
。
另一方面，H能提高鋼的磁導(dǎo)率，但也會(huì)使矯頑力和鐵損增加（加H后矯頑力可增大0.5～2倍）。
元素2：B（硼）
對(duì)鋼鐵性能的影響：
B在鋼中的主要作用是增加鋼的淬透性，從而節(jié)約其他較稀貴的金屬，與鎳
、鉻
、鉬等。為了這一目的
，其含量一般規(guī)定在0.001%～0.005%范圍內(nèi)。它可以代替1.6%的鎳
、0.3%的鉻或0.2%的鉬
，以硼代鉬應(yīng)注意
，因鉬能防止或降低回火脆性，而硼卻略有促進(jìn)回火脆性的傾向
，所以不能用硼將鉬完全代替。
中碳碳素鋼中加硼，由于提高了淬透性，可使厚20mm以上的鋼材調(diào)質(zhì)后性能大為改善
，因此
，可用40B和40MnB鋼代替40Cr
，可用20Mn2TiB鋼代替20CrMnTi滲碳鋼
。但由于硼的作用隨鋼中碳的含量的增加而減弱
，甚至消失，在選用含硼滲碳鋼時(shí)
，必須考慮到零件滲碳后，滲碳層的淬透性將低于芯部的淬透性的這一特點(diǎn)
。
彈簧鋼一般要求完全淬透，通常彈簧面積不大，采用含硼鋼有利
。對(duì)高硅彈簧鋼硼的作用波動(dòng)較大
，不便采用。
硼和氮及氧有強(qiáng)的親和力，沸騰鋼中加入0.007%的硼
，可以消除鋼的時(shí)效現(xiàn)象
。
元素3：C（碳）
對(duì)鋼鐵性能的影響：
C是僅次于鐵的主要元素，它直接影響鋼材的強(qiáng)度
、塑性、韌性和焊接性能等
。
當(dāng)鋼中含碳量在0.8%以下時(shí) ，隨著含碳量的增加，鋼材的強(qiáng)度和硬度提高
，而塑性和韌性降低；但當(dāng)含碳量在1.0%以上時(shí)
，隨著含碳量的增加
，鋼材的強(qiáng)度反而下降
。
隨著含碳量的增加，鋼材的焊接性能變差（含碳量大于0.3%的鋼材，可焊性顯著下降），冷脆性和時(shí)效敏感性增大
，耐大氣銹蝕性下降。
元素4：N（氮）
對(duì)鋼鐵性能的影響：
N對(duì)鋼材性能的影響與碳、磷相似，隨著氮含量的增加 ，可使鋼材的強(qiáng)度顯著提高，塑性特別是韌性也顯著降低
，可焊性變差，冷脆性加?div id="m50uktp" class="box-center"> ?div id="m50uktp" class="box-center"> ；同時(shí)增加時(shí)效傾向及冷脆性和熱脆性
，損壞鋼的焊接性能及冷彎性能。因此
，應(yīng)該盡量減小和限制鋼中的含氮量
。一般規(guī)定氮含量應(yīng)不高于0.018%。
氮在鋁、鈮、釩等元素的配合下可以減少其不利影響，改善鋼材性能，可作為低合金鋼的合金元素使用。有些牌號(hào)的不銹鋼 ，適當(dāng)增加N的含量
，可以減少Cr的使用量，可以有效降低成本
。
元素5：O（氧）
對(duì)鋼鐵性能的影響：
O在鋼中是有害元素。它是在煉鋼過程中自然進(jìn)入鋼中的，盡管在煉鋼末期要加入錳、硅、鐵和鋁進(jìn)行脫氧，但不可能除盡。鋼水凝固期間，溶液中氧和碳反應(yīng)會(huì)生成一氧化碳，可以造成氣泡。氧在鋼中主要以FeO、MnO、SiO2、Al2O3等夾雜形式存在
，使鋼的強(qiáng)度、塑性降低
。尤其是對(duì)疲勞強(qiáng)度、沖擊韌性等有嚴(yán)重影響。
氧會(huì)使硅鋼中鐵損增大，磁導(dǎo)率及磁感強(qiáng)度減弱，磁時(shí)效作用加劇。
元素6：Mg（鎂）
對(duì)鋼鐵性能的影響：
能使鋼中夾雜物數(shù)量減少、尺寸減小、分布均勻、形態(tài)改善等。微量鎂能改善軸承鋼的碳化物尺寸及分布，含鎂軸承鋼的碳化物顆粒細(xì)小均勻
。當(dāng)鎂含量為0.002%～0.003% ,其抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度增加5%以上
，塑性基本保持不變。
元素7：Al（鋁）
對(duì)鋼鐵性能的影響：
鋁作為脫氧劑或合金化元素加入鋼中，鋁脫氧能力比硅
、錳強(qiáng)得多
。鋁在鋼中的主要作用是細(xì)化晶粒
、固定鋼中的氮，從而顯著提高鋼的沖擊韌性
，降低冷脆傾向和時(shí)效傾向性
。如D級(jí)碳素結(jié)構(gòu)鋼要求鋼中酸溶鋁含量不小于0.015%
，深沖壓用冷軋薄鋼板08AL要求鋼中酸溶鋁含量為0.015%-0.065%。
鋁還可提高鋼的抗腐蝕性能，特別是與鉬、銅
、硅
、鉻等元素配合使用時(shí)，效果更好
。
鉻鉬鋼和鉻鋼中含Al可增加其耐磨性。高碳工具鋼中Al的存在可使產(chǎn)生淬火脆性
。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。
元素8：Si（硅）
對(duì)鋼鐵性能的影響：
Si是煉鋼過程中重要的還原劑和脫氧劑：對(duì)于碳鋼中的很多材質(zhì)來說，都含有0.5%以下的Si ，這些Si一般是由于煉鋼過程中作為還原劑和脫氧劑而帶入的。
硅能溶于鐵素體和奧氏體中提高鋼的硬度和強(qiáng)度 ，其作用僅次于磷，較錳
、鎳、鉻
、鎢
、鉬、釩等元素強(qiáng)
。但含硅量超過3%時(shí)
，將顯著降低鋼的塑性和韌性。硅能提高鋼的彈性極限
、屈服強(qiáng)度和屈服比（σs/σb），以及疲勞強(qiáng)度和疲勞比（σ-1/σb）等
。這是硅或硅錳鋼可作為彈簧鋼種的緣故。
硅能降低鋼的密度 、熱導(dǎo)率和電導(dǎo)率。能促使鐵素體晶粒粗化
，降低矯頑力
。有減小晶體的各向異性傾向，使磁化容易
，磁阻減小，可用來生產(chǎn)電工用鋼，所以硅鋼片的磁阻滯損耗較低
。硅能提高鐵素體的導(dǎo)磁率，使鋼片在較弱磁場(chǎng)下有較高的磁感強(qiáng)度。但在強(qiáng)磁場(chǎng)下硅降低鋼的磁感強(qiáng)度
。硅因有強(qiáng)的脫氧力，從而減少了鐵的磁時(shí)效作用
。
含硅的鋼在氧化氣氛中加熱時(shí)，表面將形成一層SiO2薄膜，從而提高鋼在高溫時(shí)的抗氧化性。
硅能促使鑄鋼中的柱狀晶成長，降低塑性。硅鋼若加熱時(shí)冷卻較快，由于熱導(dǎo)率低，鋼的內(nèi)部和外部溫差較大，因而斷裂。
硅能降低鋼的焊接性能。因?yàn)榕c氧的結(jié)合能力硅比鐵強(qiáng)，在焊接時(shí)容易生成低熔點(diǎn)的硅酸鹽，增加熔渣和融化金屬的流動(dòng)性，引起噴濺現(xiàn)象，影響焊接質(zhì)量。硅是良好的脫氧劑
。用鋁脫氧時(shí)酌情加一定量的硅
，能顯著提高率的脫氧性。硅在鋼中本來就有一定的殘存
，這是由于煉鐵煉鋼時(shí)作為原料帶入的。在沸騰鋼中，硅限制在<0.07%
，有意加入時(shí)，則在煉鋼時(shí)加入硅鐵合金
。
元素9：P（磷）
對(duì)鋼鐵性能的影響：
P是由礦石帶入鋼中的，一般說磷也是有害元素
。磷雖能使鋼材的強(qiáng)度、硬度增高
，但引起塑性、沖擊韌性顯著降低。特別是在低溫時(shí)
，它使鋼材顯著變脆
，這種現(xiàn)象稱"冷脆"
。冷脆使鋼材的冷加工及焊接性變壞
，含磷愈高
，冷脆性愈大
，故鋼中對(duì)含磷量控制較嚴(yán)
。高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼：P＜0.025%
；優(yōu)質(zhì)鋼：P＜0.04%
；普通鋼：P＜0.085%
。
P的固溶強(qiáng)化及冷作硬化作用很好，與銅聯(lián)合使用，提高低合金高強(qiáng)度鋼的耐大氣腐蝕性能，但降低其冷沖壓性能
，與硫
、錳聯(lián)合使用
，改善切削性，增加回火脆性及冷脆敏感性
。
磷可提高比電阻 ，且由于容易粗晶而可使矯頑力和渦流損失降低
，于磁感而言
，則在弱中磁場(chǎng)下磷含量高的鋼磁感會(huì)提高
，含P硅鋼的熱加工也并不困難
，但由于它會(huì)使硅鋼具冷脆性，含量≯0.15%（如冷軋電機(jī)用硅鋼含P=0.07～0.10%）
。
磷是強(qiáng)化鐵素體作用**強(qiáng)的元素。（P對(duì)硅鋼再結(jié)晶溫度和晶粒長大的影響將超過同等硅含量作用的4～5倍。）
元素10：S（硫）
對(duì)鋼鐵性能的影響：
硫來源于煉鋼的礦石與燃料焦炭。它是鋼中的一種有害元素 。硫以硫化鐵(FeS)的形態(tài)存在于鋼中
，F(xiàn)eS和Fe形成低熔點(diǎn)(985℃)化合物
。而鋼材的熱加工溫度一般在1150～1200℃以上
，所以當(dāng)鋼材熱加工時(shí)
，由于FeS化合物的過早熔化而導(dǎo)致工件開裂
，這種現(xiàn)象稱為“熱脆”
。降低鋼的延展性和韌性
，在鍛造和軋制時(shí)造成裂紋
。硫?qū)附有阅芤膊焕?div id="4qifd00" class="flower right">
，降低耐腐蝕性。高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼：S＜0.02%～0.03%
；優(yōu)質(zhì)鋼：S＜0.03%～0.045%；普通鋼：S＜0.055%～0.7%以下。
由于其切屑發(fā)脆而可得到非常光澤的表面，所以可用于制要求負(fù)荷不大而具高表面光潔度的鋼制件（名為快削鋼），（如Cr14）有意加進(jìn)少量的硫（=0.2～0.4%）。某些高速鋼工具鋼進(jìn)行硫化表面
。
元素11、12：K/Na（鉀/鈉）
對(duì)鋼鐵性能的影響：
鉀/鈉可作為變質(zhì)劑使白口鐵中碳化物團(tuán)球化，使白口鐵（以及萊氏體鋼）)在保持原有硬度的條件下, 韌性提高二倍以上；使球墨鑄鐵的組織細(xì)化、蠕鐵的處理過程穩(wěn)定化；是強(qiáng)烈的促進(jìn)奧氏體化的元素，例如，它可使奧氏體錳鋼的錳/碳比從10:1~13:1降至4:1~5:1。
元素13：Ca（鈣）
對(duì)鋼鐵性能的影響：
鋼中加鈣能細(xì)化晶粒，部分脫硫，并改變非金屬夾雜物的成分、數(shù)量和形態(tài)。與鋼中加稀土的作用基本相似。
改善鋼的耐蝕性、耐磨性、耐高溫和低溫性能
；提高了鋼的沖擊韌性
、疲勞強(qiáng)度
、塑性和焊接性能；增加了鋼的冷鐓性
、防震性
、硬度和接觸持久強(qiáng)度
。
鑄鋼中加鈣使鋼水流動(dòng)性大為提高；鑄件表面光潔度得到改善, 鑄件中組織的各向異性得以消除
；其鑄造性能
、抗熱裂性能
、機(jī)械性能和切削加工性能均有不同程度的增加
。
鋼中加鈣能改善抗氫致裂紋性能和抗層狀撕裂性能，可延長設(shè)備
、工具的使用
壽命。鈣加入母合金中可用作脫氧劑和孕育劑
，并起微合金化作用
。
元素14：Ti（鈦）
對(duì)鋼鐵性能的影響：
鈦和氮、氧、碳都有極強(qiáng)的親和力，與硫的親和力比鐵強(qiáng)，是一種良好的脫氧去氣劑和固定氮和碳的有效元素。鈦雖然是強(qiáng)碳化物形成元素，但不和其他元素聯(lián)合形成復(fù)合化合物。碳化鈦結(jié)合力強(qiáng)，穩(wěn)定
，不易分解
，在鋼中只有加熱到1000℃以上才能緩慢地溶入固溶體中
。
在未溶入之前，碳化鈦微粒有阻止晶粒長大的作用
。由于鈦和碳之間的親和力遠(yuǎn)大于鉻和碳之間的親和力，在不銹鋼中常用鈦來固定其中的碳以消除鉻在晶界處的貧化
，從而消除或減輕鋼的晶間腐蝕
。
鈦也是強(qiáng)鐵氧體形成元素之一，強(qiáng)烈的提高了鋼的A1和A3溫度
。鈦在普通低合金鋼中能提高塑性和韌性
。由于鈦固定了氮和硫并形成碳化鈦
，提高了鋼的強(qiáng)度
。經(jīng)正火使晶粒細(xì)化
，析出形成碳化物可使鋼的塑性和沖擊韌性得到顯著改善
，含鈦的合金結(jié)構(gòu)鋼
，有良好的力學(xué)性能和工藝性能，主要缺點(diǎn)是淬透性稍差
。
在高鉻不銹鋼中通常需加入約5倍碳含量的鈦，不但能提高鋼的抗蝕性（主要是抗晶間腐蝕）和韌性；還能組織鋼在高溫時(shí)的晶粒長大傾向和改善鋼的焊接性能。
元素15：V（釩）
對(duì)鋼鐵性能的影響：
釩和碳、氨、氧有極強(qiáng)的親和力
，與之形成相應(yīng)的穩(wěn)定化合物。釩在鋼中主要以碳化物的形式存在
。其主要作用是細(xì)化鋼的組織和晶粒
，降低鋼的強(qiáng)度和韌性
。當(dāng)在高溫溶入固溶體時(shí)
，增加淬透性；反之
，如以碳化物形式存在時(shí)，降低淬透性。釩增加淬火鋼的回火穩(wěn)定性
，并產(chǎn)生二次硬化效應(yīng)。鋼中的含釩量
