影响钢性能的19种化学元素

钢铁里面有各种化学元素，组成上千的牌号，那这些化学元素在钢材中发挥了哪些作用？我们来看看。

1. 碳（Carbon）

碳元素在钢材中的的作用是双向的，随着碳含量的增高，材料屈服点和抗拉强度会逐渐的提高，但是可塑性和冲击性会降低。因此碳含量根据不同的材料用途而量身而做的。

碳含量大于0.23%的话，焊接性能会大幅下滑，不能超过0.20%。过高的碳含量会导致刚到的耐大气腐蚀能力下滑，在露天料场的高碳钢容易得到腐蚀。当然，碳含量高有其优点，高碳含量能提高钢的冷脆性和时效敏感性。

2.硅（Silicon）

硅元素作为还原剂和脱氧剂被添加在炼钢过程中，钢中会含有0.15-0.30%的硅，当钢中含硅量超过0.50-0.60%，硅就算是合金元素。

硅元素能明显提升钢的弹性极限、屈服点和抗拉强度。硅与钼、钨、铬等的接合，有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用，可制造耐热钢，含硅1.0-4.0%的低碳钢，有很高的导磁率。硅有会降低钢的焊接性能优点。

3.锰（Manganese）

炼钢过程中，锰是很好的脱氧剂和脱硫剂。钢中一般含有0.30-0.50%。锰钢含有0.70%以上，比起一般的钢有足够的韧性，且有较高的强度和硬度，改善钢的热加工性能。含锰量高是有缺点的。含锰量较高时，钢材有较为明显的回火脆性现象，锰元素有促进晶粒增长的作用，在热处理过程中要注意，当锰质量分数超过1%时，钢材的焊接性能会降低。

4.硫（Sulfur）

硫来源于炼钢的矿石和燃料焦炭，是钢材中的一种有害元素。

硫以硫化铁的形态存在于钢材中，FeS和Fe形成低熔点的化合物，而钢材的热加工温度一般在1150-1200℃，当钢材热加工时，FeS化合物会过早熔化导致工件开裂，此现象为热脆。含硫量越高，热脆现象越严重，于是含硫量需控制。硫对焊接性能也不利，会降低耐腐蚀性。

5.磷（Phosphorus）

磷是矿石带入钢中的，一般说来磷是有害榆树。磷能让钢材的强度、硬度增高。但引起塑性、冲击韧性显著降低。特别在低温时，使钢材显著变脆，这种现象为冷脆。冷萃脆使钢材的冷加工及焊接性变坏，含磷越高，冷脆性越大，所以钢中对含磷量控制较严格。

7.氮（Nitrogen）

铁素体溶解氮的能力很低。当钢中溶有过饱的氮，放置较长时间或随后在200-300℃加热会发生氮以氮化物形式的析出，并使钢的硬度、强度提高，塑性下降，发生时效。

8.铬（Chromium）

结构钢和工具钢中，铬能显著提高强度、硬度和耐磨性，让钢材有良好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，还能提高钢材的淬透性，是重要的合金元素。但是铬也会提高钢材的脆性转变温度，提高钢材的回火脆性，对加工过程会导致不必要的困扰。

9.镍（Nickel）

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，故应采用其他合金元素代用镍铬钢。

10.钼（Molybdenum）

钼能让钢的晶粒细化，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，发生变形称为蠕变）。结构钢中加入钼，能提高机械性能。还可抑制合金钢由于火儿而引起的脆性。在工具钢中添加钼元素，可提高红性。

11.钛（Titanium）

钛是钢中强脱氧剂。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。

12.钒（Vanadium）

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，在高温高压下课提高抗氢腐蚀能力。

13.钨（Tungsten）

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，能显著提高红硬性和热强性。

14.铌（Niobium）

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，可提高大气腐蚀及高温下抗氢、氮、氨腐蚀能力。铌能改变焊接性能。在奥氏体不锈钢中加铌，可防止晶间腐蚀现象。

15.钴（Cobalt）

钴是稀有的贵重金属，多用于特殊钢和合金中，像是加热强和磁性材料。

16.铜（Copper）

铜能提高强度和人像，特别是大气的腐蚀性能。缺点是在热加工时容易产生热脆，铜的含量过了0.5%塑性显著降低。当铜含量小于0.50%对焊接性没有影响。

17.铝（Aluminum）

铝是钢中常用的脱氧剂。钢中加进去少量的铝，可细化晶粒，提高冲击韧性。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。

18.硼（Boron）

钢中加入微量的蹦可改善钢的致密性和热轧性能，提高强度。

19.稀土（Rare Earth Element）

稀土元素指的是元素周期表中15个镧系元素。这些元素都是金属，氧化物的关系，习惯上叫做稀土。钢中加入稀土，可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。