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化学元素对钢材的作用

【提要描述】 钢材的主要化学元素：碳(C)、硅(Si)、锰(Mn)、磷(P)、硫(S)、铬(Cr)、镍(Ni)、钼(Mo)、钛(Ti)、钒(V)、钨(W)、铌(Nb)、钴(Co)、铜(Cu)、铝(Al)、硼(B)、氮(N)、稀土(Xt) 。

钢材的主要化学元素：碳(C)、硅(Si)、锰(Mn)、磷(P)、硫(S)、铬(Cr)、镍(Ni)、钼(Mo)、钛(Ti)、钒(V)、钨(W)、铌(Nb)、钴(Co)、铜(Cu)、铝(Al)、硼(B)、氮(N)、稀土(Xt) 。

化学元素对钢的性能的影响
1 、碳(C)：钢中含碳量增加，屈服点和抗拉强度升高，但塑性和攻击性降低， 当碳量0.23%凌驾时，钢的焊接性能变坏，因此用于焊接的低合金结构钢， 含碳量一般不凌驾0.20% 。碳量高还会降低钢的耐大气腐化能力，在露天料场的高碳钢就易锈蚀 ；别的，碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性 。
2、硅(Si)：在炼钢历程中加硅作为还原剂和脱氧剂，所以镇静钢含有 0.15－0.30% 的硅 。如果钢中含硅量凌驾 0.50-0.60%,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1.0－1.2%的硅，强度可提高 15－20% 。硅和钼、钨、铬等结合，有提高抗腐化性和抗氧化的作用，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 。
3、锰(Mn)：在炼钢历程中，锰是良好的脱氧剂和脱硫剂，一般钢中含锰 0.30－
0.50% 。在碳素钢中加入 0.70%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，减弱钢的抗腐化能力，降低焊接性能 。
4、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 0.045%，优质钢要求更低些 。
5、硫(S)：硫在通常情况下也是有害元素 。使钢爆发热脆性，降低钢的延展性和韧性，在铸造和轧制时造成裂纹 。硫对焊接性能也倒运，降低耐腐化性 。所以通常要求硫含量小于 0.055%，优质钢要求小于 0.040% 。在钢中加入 0.08-0.20%的硫，可以改善切削加工性，通常称易切削钢 。
6、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化性，因而是不锈钢，耐热钢的重要合金元素 。
7、镍(Ni)：镍能提高钢的强度，而又坚持良好的塑性和韧性 。镍对酸碱有较高的耐腐化能力，在高温下有防锈和耐热能力 。但由于镍是较稀缺的资源，故应尽量接纳其他合金元素代用镍铬钢 。
8、钼(Mo)：钼能使钢的晶粒细化，提高淬透性和热强性能，在高温时坚持足够的强度和抗蠕变能力(恒久在高温下受到应力，爆发变形，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 。
9、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，可制止晶间腐化 。
10、钒(V)：钒是钢的优良脱氧剂 。钢中加 0.5%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化能力 。
11、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 。
12、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，可提高抗大气腐化及高温下抗氢、氮、氨腐化能力 。铌可改善焊接性能 。在奥氏体不锈钢中加铌，可避免晶间腐化现象 。
13、钴(Co)：钴是稀有的珍贵金属， 多用于特殊钢和合金中，如热强钢和磁性质料 。
14、铜(Cu)：武钢用大冶矿石所炼的钢，往往含有铜 。铜能提高强度和韧性，特别是大气腐化性能 。缺点是在热加工时容易爆发热脆，铜含量凌驾 0.5%塑性显著降低 。当铜含量小于 0.50%对焊接性无影响 。
15、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，提高攻击韧性，如作深冲薄板的 08Al 钢 。铝还具有抗氧化性和抗腐化性能，铝与铬、硅适用，可显著提高钢的高温不起皮性能和耐高温腐化的能力 。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 。
16、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 。
17、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 。
18、稀土(Xt)：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，但他们的氧化物很像“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、漫衍和性质，从而改善了钢的种种性能，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 。

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