化學(xué)元素對(duì)鋼材性能的影響 鋼是由各種化學(xué)成分組成的，鐵(Fe)是基本元素，其次是碳(C)和其他元素，各種化學(xué)元素對(duì)鋼材的性能有不同的影響.

①碳(C) 碳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。

②硅(Si) 硅是一種脫氧劑，其脫氧作用比錳強(qiáng)，是鋼中的有益元素。硅含量較低時(shí)，能提高鋼材的強(qiáng)度，而對(duì)塑性和韌性無(wú)明顯影響，但是當(dāng)硅含量超過(guò)0.8%~1.0%時(shí)，則塑性下降，特別是沖擊韌性顯著降低。 含硅量在1%~4%的低碳鋼，具有極高的導(dǎo)磁性能，常用于電器工業(yè)和矽鋼片。但隨著硅含量的增加，會(huì)降低鋼的焊接性能。

③錳(Mn) 錳是作為脫氧除硫的元素加入鋼中的，是鋼中的有益元素。 錳具有很強(qiáng)的脫氧去硫能力，它可以和硫結(jié)合形成MnS，從而在相當(dāng)大程度上消除硫的有害影響，顯著改善鋼材的熱加工性能。 同時(shí)，錳對(duì)碳素鋼的力學(xué)性能有良好影響，它能提高鋼材的硬度、強(qiáng)度和耐磨性。錳含量小于0.8%，能在保持(或只略降)原有的塑性及沖擊韌性的條件下，大幅度提高碳素鋼的屈服極限及強(qiáng)度極限。 錳對(duì)鋼的焊接性能也有影響。在含錳量很低時(shí)，錳主要起消除熱脆性的作用，此時(shí)錳對(duì)焊接性能的影響，特別是在硫含量略高時(shí)，是有益的;但在含錳量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)消除熱脆性所必需的含量時(shí)，多余的錳會(huì)顯著增加奧氏體的過(guò)冷能力，這時(shí)錳主要起增加冷裂紋形成的作用，會(huì)使得鋼的焊接性能變差。

④磷(P) 磷是鋼中難去除的有害雜質(zhì)，會(huì)引起鋼的冷脆性增加并損壞鋼的焊接性能。造成“冷脆”的原因是磷會(huì)形成硬脆化合物Fe2P。 另外磷能提高切削性能和抗蝕性，故在易切削或耐候鋼中可適當(dāng)增加磷含量。

⑤硫(S) 硫主要來(lái)自煉鋼原料，煉鋼時(shí)難以除盡。硫在鋼中是以硫化物夾雜形式存在，對(duì)鋼的塑性、韌性、焊接性能、厚度方向性能、疲勞性能和耐腐蝕性都有不利影響。 其中危害最大是與鐵生成FeS，并形成Fe-FeS二元低熔點(diǎn)共晶體，造成鋼在800~1200℃時(shí)變脆而易于開裂，即產(chǎn)生"熱脆性"。

⑥氧(O) 氧是有害雜質(zhì)元素，在鋼中氧幾乎全部以氧化物的形式存在，鋼中各種氧化物的總量隨著含氧量增加而增加，這些氧化物雜質(zhì)對(duì)鋼材力學(xué)性能等各方面均有不利影響。 隨著鋼中含氧量增加，鋼的塑性、沖擊韌性降低，氧化物夾雜使鋼的耐腐蝕性、耐磨性降低，使冷沖壓性、鍛造加工性及切削加工性變差。

⑦氮(N) 氮對(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，冷脆性加劇;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。

⑧氫(H) 氫也是鋼中的有害元素。 與氧、氮一樣，氣體元素在固態(tài)鋼中溶解度極小，它們?cè)诟邷貢r(shí)溶入鋼液，冷卻時(shí)來(lái)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，是必須嚴(yán)格控制的有害元素。

⑨鉻(Cr) 鉻能顯著提高鋼材強(qiáng)度、硬度和耐磨性，但同時(shí)降低塑性和韌性。鉻還能提高鋼材的抗氧化性和耐腐蝕性，因而是不銹鋼和耐熱鋼的重要合金元素。

⑩鎳(Ni) 鎳能提高鋼的強(qiáng)度，而又保持良好的塑性和韌性。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。

?鉬(Mo) 鋁能使鋼的晶粒細(xì)化，提高淬透性和熱強(qiáng)性能，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)力而發(fā)生變形叫做蠕變)。結(jié)構(gòu)鋼中加入鉬，能提高機(jī)械性能，還可以抑制合金鋼因火而引起的脆性。

?鈦(Ti) 鈦是強(qiáng)脫氧劑，它能使鋼的內(nèi)部組織致密，細(xì)化晶粒;降低時(shí)效敏感性和冷脆性，改善焊接能。在一些奧氏體不銹鋼中加入適量的鈦，可避免晶間腐蝕。

?釩(V) 釩是鋼的優(yōu)良脫氧劑。鋼中加0.5%的釩可細(xì)化組織晶粒，提高強(qiáng)度和韌性。釩與碳形成的碳化物，在高溫高壓下可提高抗氫腐蝕能力。

?鈮(Nb) 鈮能細(xì)化晶粒和降低鋼的過(guò)熱敏感性，提高強(qiáng)度，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、氮、氨腐蝕的能力。鈮還可改善焊接性能。在奧氏體不銹鋼中加鈮，可防止晶問(wèn)腐蝕現(xiàn)象。

?銅(Cu) 銅能提高強(qiáng)度和韌性，并具有良好的抗大氣腐蝕性能。缺點(diǎn)是在熱加工時(shí)容易產(chǎn)生熱脆，銅含量超過(guò)0.5%時(shí)塑性顯著降低。當(dāng)銅含量小于0.5%時(shí)對(duì)焊接性能無(wú)影響。

?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。

?鋁(Al) 鋁是鋼中常用的脫氧劑。鋼中加入少量的鋁，可細(xì)化晶粒，提高沖擊韌性。鋁還具有抗氧化性和抗腐蝕性能，鋁和鉻、硅合用，可顯著提高鋼的高溫不起皮性能和耐高溫腐蝕的能力。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。

?鎢(W) 鎢有二次硬化作用，使鋼具有紅硬性，提高耐磨性，對(duì)鋼的淬透性、回火穩(wěn)定性、力學(xué)性能及熱強(qiáng)性的影響均與鉬相似，稍微降低鋼的抗氧化性。

?鉛(Pb) 鉛可以改善切削加工性。鉛系易切削鋼有良好的力學(xué)性能和熱處理性。由于污染環(huán)境以及在廢鋼回收熔煉過(guò)程中的有害作用，鉛有被逐漸替代的趨勢(shì)