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2023年3月17日发(作者：金色的草地课文)

钢的化学成分及对性能的影响(总2

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钢的化学成分及对性能的影响

元素符号对钢材性能的影响

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%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%。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。

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－%的硅。如

果钢中含硅量超过硅就算合金元素。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－%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。

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－%。在碳

素钢中加入%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。

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%，优

质钢要求更低些。

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%，优质钢要求小于%。在钢中加入的硫，可以

改善切削加工性，通常称易切削钢。

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。

镍Ni

镍能提高钢的强度，而又保持良好的塑性和韧性。镍对酸碱有较高的耐

腐蚀能力，在高温下有防锈和耐热能力。但由于镍是较稀缺的资源，故

应尽量采用其他合金元素代用镍铬钢。

钼Mo

钼能使钢的晶粒细化，提高淬透性和热强性能，在高温时保持足够的强

度和抗蠕变能力(长期在高温下受到应力，发生变形，称蠕变)。结构钢

中加入钼，能提高机械性能。还可以抑制合金钢由于火而引起的脆

性。在工具钢中可提高红性。

钛Ti

钛是钢中强脱氧剂。它能使钢的内部组织致密，细化晶粒力；降低时效

敏感性和冷脆性。改善焊接性能。在铬18镍9奥氏体不锈钢中加入适

当的钛，可避免晶间腐蚀。

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钒V

钒是钢的优良脱氧剂。钢中加%的钒可细化组织晶粒，提高强度和韧

性。钒与碳形成的碳化物，在高温高压下可提高抗氢腐蚀能力。

铌Nb

铌能细化晶粒和降低钢的过热敏感性及回火脆性，提高强度，但塑性和

韧性有所下降。在普通低合金钢中加铌，可提高抗大气腐蚀及高温下抗

氢、氮、氨腐蚀能力。铌可改善焊接性能。在奥氏体不锈钢中加铌，可

防止晶间腐蚀现象。

钨W

钨熔点高，比重大，是贵生的合金元素。钨与碳形成碳化钨有很高的硬

度和耐磨性。在工具钢加钨，可显著提高红硬性和热强性，作切削工具

及锻模具用。

钴Co钴是稀有的贵重金属，多用于特殊钢和合金中，如热强钢和磁性材料。

铜Cu

铜能提高强度和韧性，特别是大气腐蚀性能。缺点是在热加工时容易产

生热脆，铜含量超过%塑性显著降低。当铜含量小于%对焊接性无影响。

武钢用大冶矿石所炼的钢，往往含有铜。

铝Al

铝是钢中常用的脱氧剂。钢中加入少量的铝，可细化晶粒，提高冲击韧

性，如作深冲薄板的08Al钢。铝还具有抗氧化性和抗腐蚀性能，铝与

铬、硅合用，可显著提高钢的高温不起皮性能和耐高温腐蚀的能力。铝

的缺点是影响钢的热加工性能、焊接性能和切削加工性能。

硼B钢中加入微量的硼就可改善钢的致密性和热轧性能，提高强度。

氮N氮能提高钢的强度，低温韧性和焊接性，增加时效敏感性。

稀土RE

稀土元素是指元素周期表中原子序数为57-71的15个镧系元素。这些

元素都是金属，但他们的氧化物很象“土”，所以习惯上称稀土。钢中

加入稀土，可以改变钢中夹杂物的组成、形态、分布和性质，从而改善

了钢的各种性能，如韧性、焊接性，冷加工性能。在犁铧钢中加入稀

土，可提高耐磨性。