3.1.2化学成分对钢材性能的影响

3.1.2　化学成分对钢材性能的影响

钢是由生铁经冶炼而成的，炼钢是对熔融的生铁进行高温氧化，使其中含碳量降低到2％以下，同时使其他杂质的含量降低到允许范围内。

钢材中除基本元素铁外，还含有少量硫、磷、氢、氧、氮以及一些合金元素，它们的含量决定了钢材的性能和质量。

（1）碳（C）　碳是钢中的重要元素，对钢的机械性能有重要的影响。当含碳量低于0.8％时，随着含碳量的增加，钢的抗拉强度（σ_b）和硬度（HB）提高，而塑性（δ）及韧性（a_k）降低。同时，还将使钢的冷弯、焊接及抗腐蚀等性能降低，并增加钢的冷脆性和时效敏感性。

（2）硅（Si）　硅是为了脱氧去硫而加入的，是钢中的有益元素。硅是钢的主要合金元素，含量常在1％以内，可提高强度，对塑性和韧性没有明显影响。但含硅量超过1％时，冷脆性增加，可焊性变差。

（3）锰（Mn）　锰能消除钢的热脆性，改善热加工性能，当含量为0.8％～1％时，可显著提高钢的强度和硬度，几乎不降低塑性及韧性，所以它也是钢中主要的合金元素之一。当其含量大于1％时，在提高强度的同时，塑性及韧性有所下降，可焊性变差。

（4）磷（P）　磷是钢中的有害元素，由炼钢原料带入。磷可显著降低钢材的塑性和韧性，特别是低温下冲击韧性下降更为明显，常把这种现象称为冷脆性。磷还能使钢的冷弯性能降低，可焊性变坏。但磷可使钢材的强度、硬度、耐磨性、抗腐蚀性提高。

（5）硫（S）　硫是钢材中极有害的元素，硫在钢的热加工时易引起钢的脆裂，称为热脆性。硫的存在还使钢的冲击韧性、疲劳强度、可焊性及耐蚀性降低，即使微量存在也对钢有害，因此硫的含量要严格控制。

（6）氧（O）、氮（N）　氧和氮能够显著降低钢的塑性和韧性，以及冷弯性能和可焊性能，它们也是钢中的有害元素。

（7）钛（Ti）、钒（V）、铌（Ni）　钛、钒、铌均是炼钢时的强脱氧剂，也是常用的合金元素。适量加入到钢内，可改善钢的组织，细化晶粒，显著提高钢的强度和改善钢的韧性。