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元素
对钢性能的影响
H（氢）
H通常是钢中危害最大的元素，溶解在钢中的氢会使钢产生氢脆和白点等缺陷。 氢与氧、氮一样，在钢中溶解度很小，在低温下渗入钢液中，来不及逸出时在组织中积聚形成高压细孔，大大增加了塑性、韧性和钢的疲劳硬度，严重时会导致裂纹和脆性断裂。 “氢脆”主要发生在马氏体钢中，在铁素体钢中并不十分突出，通常随强度和含碳量的增加而降低。
另一方面，H可以增强钢的导磁率，但也会降低矫顽力和占空比（加H后矫顽力可降低0.5～2倍）。
B（硼）
B在钢中的主要作用是降低钢的淬透性，从而节约其他稀贵金属，如镍、铬、钼等。为此，其浓度通常规定在0.001%～0.005范围内%。 可替代1.6%的镍、0.3%的铬或0.2%的钼。 需要注意的是，钼硼可以避免或降低渗碳延展性，而硼有轻微促进渗碳延展性的倾向，因此不能用硼完全代替钼。
在中碳钢中加硼，由于提高了淬透性，对厚度大于20mm的钢淬火后的性能有很大改善。 为此，可用40B、40MnB钢代替40Cr，用钢代替淬火钢。 但由于硼的作用随着钢中碳浓度的降低而减慢甚至消失，因此在选择含硼淬火钢时，必须考虑到零件淬火后，渗氮层的淬透性会受到影响。高于核心。 这种性特征。
弹簧钢通常要求完全淬硬，一般弹簧面积不大，有利于使用含硼钢。 硼对高硅弹簧钢的影响波动较大，使用不便。
硼与氮和氧有很强的亲和力。 在沸腾钢中加入0.007%的硼，可消除钢的时效现象。
C（碳）
C是仅次于铁的主要元素，直接影响钢的硬度、塑性、韧性和点焊性能。
当钢中的含碳量低于0.8%时，随着含碳量的降低，钢的硬度和强度增加，塑性和硬度增加； 但当含碳量在1.0%以上时，随着含碳量的增加而降低，钢的硬度反而增加。
随着含碳量的降低，钢的点焊性能变差（含碳量小于0.3%的钢，焊接性显着提高），冷延性和时效敏感性下降，耐大气磨损性能提高。
N（氮）
N对钢性能的影响与碳、磷相似。 随着氮浓度的降低，钢的硬度可显着提高，塑性也显着降低，焊接性变差，冷延展变慢； 同时，时效倾向和冷塑性和热塑性，破坏了钢的点焊性能和冷弯性能。 因此，应尽可能降低和限制钢中的氮含量。 通常规定氮浓度不低于0.018%。
氮与铝、铌、钒等元素结合，可减少其不利影响，改善钢性能，可作为低合金钢的合金元素。 对于某些钢种的碳素钢，适当降低N的浓度可以减少Cr的用量，可以有效降低成本。
O（氧气）
O是钢中的有害元素。 它在冶炼过程中自然进入钢中。 虽然在冶炼过程的最后阶段加入锰、硅、铁和铝进行脱氧，但不可能去除。 在钢水熔化过程中，滤液中的氧和碳反应生成一氧化碳，从而产生气泡。 氧在钢中主要以FeO、MnO、SiO2、Al2O3等形式存在，提高了钢的硬度和塑性。 特别是对疲劳硬度和冲击硬度影响严重。
氧气会减少硅钢的结构损伤，降低磁导率和磁感应硬度，加剧磁老化效应。
镁（镁）
镁能减少钢中的杂质数量，增大尺寸，分布均匀，改善形状。 微量镁能改善轴承钢的晶粒尺寸和分布，含镁轴承钢晶粒细小均匀。 当镁浓度为0.002%～0.003%时，延伸硬度和屈服硬度下降5%以上，塑性基本保持不变。
Al（铝）
铝作为脱氧剂或合金元素加入钢中，其脱氧能力比硅、锰强得多。 铝在钢中的主要作用是细化钢中的碳化物和固定氮，从而显着提高钢的冲击硬度，降低冷脆和时效倾向。 例如，D级碳素结构钢要求钢中酸溶铝浓度不大于0.015%，深部注塑用热轧薄厚板08AL要求酸溶铝浓度不大于0.015%。在钢中为0.015%-0.065%。
铝还能增强钢的耐蚀性，特别是与钼、铜、硅、铬等元素配合使用，效果更佳。
铬钼钢和含Al的铬钢可降低其耐磨性。 高碳工具钢中Al的存在可形成渗碳延展性。 铝的缺点是影响钢的热加工性、焊接性能和磨削性能。
Si（硅）
Si是冶炼过程中重要的还原剂和脱氧剂：不锈钢中的许多材料都富含小于0.5%的Si，通常在冶炼过程中作为还原剂和脱氧剂引入。
硅能溶于铁素体和奥氏体，提高钢的强度和硬度，其作用仅次于磷，强于锰、镍、铬、钨、钼、钒等元素。 但当硅含量超过3%时，钢的塑性和硬度会明显提高。 硅能提高钢的弹性极限、屈服硬度和屈服比（σs/σb），以及疲劳硬度和疲劳比（σ-1/σb）。 这就是为什么硅钢或硅铁钢可以用作弹簧硬质合金的原因。
硅能提高钢的密度、热导率和雾度。 能促进铁素体碳化物碳化物，增加矫顽力。 有降低晶体各向异性的趋势，使磁化容易，磁阻降低。 可用于生产钳工用钢，因此硅钢片的磁滞损耗低。 硅能增加铁素体的导磁率，使钢板在较弱的磁场下具有较高的磁感应强度。 但是，硅增加了钢在强磁场下的磁硬度。 硅具有很强的脱氧能力，从而减轻铁的磁老化作用。
含硅钢在氧化气氛中加热时，表面会形成一层SiO2薄膜，从而增强钢在低温下的抗氧化性。
硅能使铸件中柱状晶长大，增加塑性。 硅钢如果加热，冷却得更快，因为导热系数低，钢材内外温差大，所以会开裂。
硅可以增加钢的点焊性。 由于硅与氧的结合能力强于铁，在钎焊时易生成低熔点的硅酸盐，降低熔渣和金属液的流动性，引起飞溅，影响点焊质量。 硅是一种很好的脱氧剂。 用铝脱氧时，酌情加入一定量的硅，可显着提高脱氧性能。 硅在钢中有一定的滞留量，这是因为它是在炼钢和焦化过程中作为原料带入的。 在沸腾钢中，硅仅限于 P（磷）
P由矿石带入钢中，一般说磷是一种有害元素。 磷虽然能提高钢的硬度和硬度，但会明显降低塑性和冲击硬度。 特别是在高温下，使钢材明显脆化，这种现象称为“冷脆性”。 冷脆性使钢的冷加工性和点焊性变差。 硫含量越高，冷塑性越大，因此钢中硫含量的控制越严格。 中等优质钢：P<0.025%； 优质钢：P<0.04%； 普通钢：P<0.085%。
P的退火强化和冷作硬化效果很好。 可与铜配合使用，提高低合金高硬度钢的耐大气腐蚀性能，同时也可增加其冷注射成型性能。 可与硫、锰并用，改善铣削性能，减少渗碳。 延展性和对冷脆性的敏感性。
磷能增加比内阻，并因易粗化晶粒而增加矫顽力和涡流损耗。 在磁感应方面，高磷钢在弱磁场和中磁场下的磁感应会有所提高。 含P硅钢的热加工并不难，但由于会使硅钢具有冷延展性，浓度为≯0.15%（如热轧电机用硅钢含P=0.07～0.10%）。
磷是强化铁素体最强的元素。 （P对硅钢的再结晶温度和碳化物生长的影响将是相同硅纯度的4～5倍。）
S（硫磺）
硫来自冶炼矿石和燃料焦炭。 它是钢中的有害元素。 硫以硫化铁（FeS）的形式存在于钢中，FeS和Fe生成低熔点（985℃）的化合物。 钢的热加工温度通常在1150-1200℃以上，因此钢在热加工时，由于FeS化合物过早熔化，型腔会脱落。 这些现象称为“热脆化”。 增加钢的延展性和硬度，在锻造和开坯时引起裂纹。 硫对钎焊性能也有害，会增加耐腐蚀性。 中优质钢：S<0.02%~0.03%； 优质钢：S<0.03%~0.045%； 普通钢：S<0.055%~0.7%以下。
由于其切屑脆，可获得特别光亮的表面，可用于制造要求低负荷和高表面白度的钢锭（称为易切削钢），（如Cr14）加入少量硫（如as Cr14)有意添加(=0.2～0.4%)。 个别高速钢工具钢在表面硫化。
K/Na（钾/钠）
钾/钠可作为酸败剂，使白口铁中的晶粒球化，使白口铁（和莱氏体钢）的硬度提高一倍以上，同时保持原有强度； 使球墨铸铁的结构细化和稳定蠕铁的处理工艺； 它是一种强烈促进奥氏体化的元素，例如，它可以使奥氏体锰钢的锰/碳比从10：1～13：1降低到4：1～5：1。
Ca（钙）
钢中加钙可细化碳化物，部分脱氮，改变非金属夹杂物的成分、数量和形状。 与在钢中加入稀土的效果基本相似。
提高钢材的耐蚀性、耐磨性、耐低温、耐高温性能； 提高钢的冲击硬度、疲劳硬度、塑性和钎焊性能； 降低钢的冷镦性、抗冲击性、硬度和接触耐久性。
铸件中加钙大大增强了钢水的流动性； 提高了钢坯表面白度，消除了铸钢组织的各向异性； 其铸造性能、抗热裂性能、机械性能和磨削性能均有不同程度的差异。 减少。
在钢中加钙可提高抗氢致开裂和层状撕裂的能力，并可延长设备和工具的使用寿命
生活。 在母合金中加入钙，可作为脱氧剂和保温剂，起到微合金化作用。
Ti（钛）
钛与氮、氧、碳的亲和力很强，与硫的亲和力比铁强。 是良好的脱氧脱气剂，是固氮固碳的有效元素。 钛实际上是一种强基体元素，但它不会与其他元素结合形成复杂的化合物。 碳化钛结合力强，性质稳定，不易分解。 只有在钢中加热到1000°C以上时，它才能缓缓渗入退火体。
在渗入之前，碳化钛颗粒可以阻止碳化物的生长。 由于钛与碳的亲和力远小于铬与碳的亲和力，因此常在碳钢中使用钛来固定其中的碳，以消除铬在基体上的贫化，从而消除或减轻钢的晶间腐蚀。
钛也是强铁素体生成元素之一，强烈提高钢的A1、A3体温度。 钛能提高普通低合金钢的塑性和硬度。 因为钛固定氮和硫，生成碳化钛，使钢的硬度增强。 正火后碳化物细化，析出产生氮化物，可显着提高钢的塑性和冲击硬度。 含钛合金结构钢具有良好的热性能和工艺性能。 主要缺点是淬透性稍差。
在高铬碳钢中，一般需要加入浓度为碳5倍左右的钛，这样既可以提高钢的耐蚀性（主要是抗晶间腐蚀）和硬度，又可以防止碳化物的长大倾向和提高钢的低温性能。 钢的点焊性。
V（钒）
钒与碳、氨、氧有很强的亲和力，生成相应的稳定化合物。 钒在钢中主要以基体形式存在。 其主要作用是细化钢的组织和晶界，提高钢的硬度和硬度。 当它在低温下渗入退火体时，淬透性降低； 相反，如果以基体形式存在，则淬透性降低。 钒降低渗碳钢的渗碳稳定性，形成二次硬化作用。 除高速工具钢外，钢中钒含量通常不低于0.5%。
钒能细化普通低碳合金钢中的碳化物，提高正火后的硬度、屈强比和高温特性，改善钢的点焊性能。
由于合金结构钢中的钒在正常热处理条件下能提高淬透性，因此常与结构钢中的锰、铬、钼、钨等元素结合使用。 淬火钢中的钒主要提高钢的硬度和屈强比，细化碳化物，拾取过热敏感性。 在淬火钢中，由于能细化碳化物，钢材淬火后可直接调质，不需二次渗碳。
钒在弹簧钢和轴承钢中能提高硬度和屈强比，特别是比极限和弹性极限，并能提高热处理时的渗碳敏感性，从而改善表面质量。 五色系含钒轴承钢碳化弥散度高，性能好。
钒细化工具钢中的碳化物，降低过热敏感性，降低渗碳稳定性和耐磨性，从而延长工具寿命。
Cr（铬）
铬能降低钢的淬透性，具有二次硬化作用，可提高不锈钢的强度和耐磨性，而不会使钢变脆。 当浓度超过12%时，钢材具有良好的低温抗氧化性和抗氧化腐蚀性能，同时也会降低钢材的热强度。 铬是碳素钢、耐碱钢和耐热钢的主要合金元素。
铬能提高碳钢毛坯的硬度和强度，降低生产率和断面收缩率。 当铬浓度超过15%时，硬度和强度增加，成品率和断面收缩率相应增加。 部分含磷钢经磨削后易获得较高的表面加工质量。
铬在淬火组织中的主要作用是提高淬透性，使钢在渗碳、回火后具有较好的综合热性能。 它还可以在淬火钢中产生含磷基体，从而提高材料表面的耐磨性。
含磷弹簧钢在热处理时不易产生氢气。 铬能增强工具钢的耐磨性、硬度和红硬性，并具有良好的渗碳稳定性。 在电热合金中，铬能增强合金的抗氧化性、电阻和硬度。
Mn（锰）
Mn可以提高钢的硬度：由于Mn比较便宜，可以和Fe一起无限退火，在提高钢的硬度的同时，对塑性的影响相对较小。 因此，锰被广泛用作钢中的强化元素。 可以说基本上所有的不锈钢都富含Mn。 我们常见的注塑低碳钢、双相钢（DP钢）、相变诱发塑性钢（TR钢）、马氏体钢（MS钢）都富含锰。 通常，低碳钢中的锰含量不会超过 0.5%； 高强度钢中锰含量会随着硬度等级的降低而降低，如马氏体钢，锰含量可高达3%。
Mn增强钢的淬透性，改善钢的热加工性：典型的例子有40Mn和40号钢。
Mn能消除S（硫）的影响：Mn在炼铁中能与S生成高熔点的MnS，从而削弱和消除S的不利影响。
然而，锰的浓度也是一把双刃剑。 Mn浓度不是越高越好。 锰浓度的增加会增加钢的塑性和点焊性能。
Co（钴）
钴主要用于特种钢和合金。 含钴高速钢具有较高的低温强度。 同时在马氏体时效钢中加入钼可以获得超高的强度和良好的综合热性能。 据悉，钴还是热强钢和磁性材料中的重要合金元素。
钴提高钢的淬透性，因此在碳钢中单独添加钴会提高淬火后的综合热性能。 钴能强化铁素体，加入碳钢中可提高钢在固溶或正火状态下的强度、屈服点和延伸硬度，对模量和断面收缩率有不利影响，冲击硬度也随增加而增加随着钴浓度的降低。 由于钴具有抗氧化性能，因此被用于耐热钢和耐热合金中。 钴基合金燃气轮机显示出其独特的作用。
Ni（镍）
镍的有益作用是：高硬度、高硬度和良好的淬透性、高内阻、高耐蚀性。
一方面，它不仅有力地提高了钢的硬度，而且使铁的硬度保持在极高的水平。 它的脆化温度极低。 （当镍<0.3%时，其脆化温度低于-100°C。当Ni的用量增加约4-5%时，其脆化温度可降至-180°C。因此，渗碳组织可在同时钢的硬度和塑性 Ni=3.5%时，无Cr钢可以空淬，含Ni=8%的Cr钢也可以在较小的冷却速度下转变为M体。
Ni的晶格常数与γ-铁相似，因此可以连续退火。 这有利于提高钢的淬透性。 Ni能提高临界点，降低奥氏体的稳定性，故可降低渗碳温度，淬透性好。 通常大断面的厚件采用加镍钢材。 与Cr、W或Cr、Mo并用时，可提高淬透性。 镍钼钢还具有较高的疲劳极限。 （镍钢抗热疲劳性能好，冷热反复工作。σ、αk高）
在碳钢中加入Ni是为了使钢具有均匀的A体组织，以提高耐蚀性。 含镍钢通常不易过热，因此能防止碳化物在低温下脱落，仍能保持细小的碳化物组织。
Cu（铜）
铜在钢中的突出作用是提高普通低合金钢的耐大气腐蚀性能，特别是与磷配合使用时，铜的加入可提高钢的硬度和屈强比，同时又不影响钎焊性能。 重轨钢（U-Cu）含铜0.20%～0.50%，除耐磨外，其耐腐蚀寿命是普通碳素重轨的2-5倍。
当铜含量超过0.75%时，经退火时效处理，可形成时效强化。 在低浓度下，其作用与镍相似钢材的伸长率，但较弱。 当浓度高时，不利于热变形加工，并在热变形加工过程中引起铜脆化。 奥氏体碳钢中含2%～3%的铜，可抗氯化物、磷酸和硫酸的腐蚀，对挠曲腐蚀起稳定作用。
Ga（镓）
镓是一种封闭钢中伽马区的元素。 微量的镓很容易在铁素体中退火生成替代渗碳体。 它不是珠光体生成元素，也不生成氧化物、氮化物或硫化物。 在γ+a两相区，少量的镓有利于奥氏体向铁素体的扩散，其含量在铁素体中较高。 微量镓对钢热性能的影响主要是退火强化。 镓对钢的耐腐蚀性能有小幅改善。
作为（砷）
矿石中的砷在焙烧过程中只能部分脱除，也可用硫酸烧结法脱除。 砷在转炉炼钢过程中完全还原成生铁。 当钢中的砷含量低于0.1%时，钢会被还原。 延展性和钎焊性能差。 应控制矿石中砷的浓度，要求矿石中砷含量不超过0.07%。
砷有提高低碳工字钢屈服点σs、抗拉硬度σb和延伸率δ5的倾向，提高普通碳工钢常温冲击硬度Akv的作用更为显着。
硒（硒）
硒能提高碳钢、不锈钢、铜的磨削性能，零件表面呈白色。
MnSe2常用作高磁感取向硅钢中的抑制剂。 MnSe2的有益掺杂比MnS的有益掺杂对一次再结晶碳化物生长的抑制作用更强，更有利于促进二次再结晶碳化物的择优生长。 因此可以获得高取向的(110)[001]织构。
Zr（锆）
锆是强基体生成元素，在钢中的作用与铌、钽、钒相似。 加入少量锆可过滤、净化、细化碳化物，有利于钢的高温性能，提高注射成型性能。 它常用于制造气体底盘和弹道潜艇结构的超高硬度钢和镍基低温合金。
Nb（铌）
铌常与钽共存，它们在钢中的作用相似。 铌和钽部分渗入退火体，起到碳化物强化作用。 当渗入奥氏体时，钢的淬透性显着增强。 但当它以基体和氧化物颗粒形式存在时，细化碳化物，提高钢的淬透性。 能降低钢的渗碳稳定性，有二次硬化作用。 微量的铌可以增加钢的硬度而不影响其延展性或硬度。 由于具有细化碳化物的作用，可提高钢的冲击硬度，提高其塑性转变温度。 当浓度小于碳的8倍时，钢中几乎所有的碳都能被固定，使钢具有良好的耐氢性。 奥氏体钢可以避免氧化介质对钢的晶间腐蚀。 由于固定碳和析出硬化，可提高热强钢的低温性能，如溶胀硬度等。
铌能提高建筑用普通低合金钢的屈服硬度和冲击硬度，提高塑性转变温度，有利于钎焊性能。 同时降低调质合金结构钢的淬透性。 提高钢的硬度和高温性能。 可提高低碳马氏体耐热碳钢的气淬性，防止淬硬和渗碳延展性，提高溶胀硬度。
Mo（钼）
钢中的钼能提高淬透性和热强度，防止渗碳延展性钢材的伸长率，降低剩磁和矫顽力，在某些介质中具有抗腐蚀性能。
在淬硬钢中，钼能使截面较大的零件淬硬硬化，增强钢的抗渗碳性或渗碳稳定性，并能使零件在较高湿度下回火，从而更有效地消除（或减少）残余挠曲，提高塑性。
在淬火钢中，钼不仅具有上述作用，而且能增加氮化物在淬火层基体上形成连续网络的倾向，减少渗氮层中的残余奥氏体，相对降低钢的耐磨性。表层。 .
在锻造模具钢中，钼能保持钢材相对稳定的强度，减少变形。 抗碎裂和生锈等。
在不锈钢和耐碱钢中，钼能进一步提高对有机酸（如甲酸、乙酸、草酸等）的耐蚀性。避免了氯离子。 含钼1%左右的高速钢具有耐磨性、回火强度和红硬性。
锡（锡）
锡一直是钢中有害的杂质元素。 它影响钢材的质量，尤其是板坯的质量。 它使钢材形成热塑性、回火塑性、裂纹和裂纹，影响钢材的点焊性能。 是钢铁的“五害”。 一。 但锡在钳工钢、铸铁和易铣削钢中起着重要作用。
硅钢碳化物的大小与锡的碳化物有关，锡的烧蚀制约着碳化物的生长。 锡浓度越高，晶界析出量越大，有效地制约了碳化物的生长。 锡浓度越高，晶界析出越大，阻碍碳化物长大的能力越强，晶界越小，焦比越低。 锡能改变硅钢的磁性，提高成品取向硅钢中有利织构的{100}硬度，显着降低磁感硬度。
当铸铁中富含少量锡时，可提高其耐磨性并影响铁水的流动性。 iron has high and high wear . In order to as-cast , tin is added to the alloy . tin is an that the of , the added be . at ≤0.1%.
Easy- can be into -based, -based, lead-based and easy- . Tin has a to near and . Tin does not the shape of in steel, but bonds and at the phase , and the of steel. When the tin is >0.05%, the steel has good .
Sb（锑）
After Sb to high steel, the and are , the is more sound, and the are . After hot and and solid of Sb- steel, among its , the {110}〈115〉 or {110}〈001〉 which is to the of is , and the The .
In the steel Sb, at , Sb in the steel at the MnS and along the bonds, the and on the MnS , which can make the steel is and .
W ()
In to in steel, into iron to body. Its is to that of , and the is not as as that of when by mass . The main of in steel is to , red , heat and wear due to the of . , it is used for tool steel, such as high-speed steel, steel for hot tools, etc.
a in high- steel. When at high , it can slow down the of the and a high low- . can also the of steel, and . After , the steel has high after air . The steel with a cross- of can be in oil. It can be used as an that bears heavy loads, heat (not less than 350°C), and is . High- heat- high- steel with high , at 1050-1100 °C, and at 550-650 °C, the 1470-1470 °C. It is used to used at low (not less than 500°C).
the of can the wear and of steel, is the main of alloy tool steel.
Pb（铅）
Lead . Lead-based easy- have good and heat . of and in the and of scrap , lead tends to be .
Lead and iron or , and tend to into in a shape, which is one of the crux of the of steel at 200-480 °C and the of in weld beads.
Bi（铋）
0.1~0.4 to the easy steel can the of the steel. When the is in the steel, the melts after with the tool, acts as a , and the to , the idle speed of the . , a large of has been added to steel to the of steel.
Bi in three forms in easy- steel: it alone in the steel grain , by and steel and . In S-Bi easy-to-mill steel , the rate of MnS with the of Bi . The Bi metal in the steel can the of the the .
0.002-0.005% to cast iron can the of cast iron, the of and the time, and the of parts will be . 0.005% to iron can its shock and . It is to add to steel, has a lot at 1500°C, and it is to into steel. At , Bi-Mn with a point of 1050°C are used of as an in China, but the rate of is still only about 20%.
Steel, POSCO, Steel and other that Bi can the B8 value of grain- steel. to , the total of of Steel and JFE to high steel by Bi has 100. After Bi, the can reach more than 1.90T, and the can reach 1.99T.
关于
稀土
to as rare earth , it to the with from 57 to 71 in the table (, , , , , , , , , , , , , , ) plus No. 21 and No. 39 , a total of 17 . They are close in and not easy to . ones are mixed rare , which are more . Rare can and in steel, and can also the of rare earth . to a , it can the Al2O3 and the of most .
Rare earth , like Ca, Ti, Zr, Mg, Be, are the most of . an of RE to the steel can make the oxide and into , the of MnS and other . In , in the form of FeS and MnS in steel. When the Mn in steel is high, the of MnS is high. In fact, its high point can the of hot , but MnS can into a band along the and , and the , , and of the steel , so it is to add RE to the steel for . .
Rare earth can also the and of steel. The of anti- that of , , and other . It can the of steel, non- , and make the steel dense and pure.
The main of rare in steel are , and . With the of the of and , the of steel and moldy are down, and a more and have been .
Rare earth the of the alloy in Fe-Cr-Al , fine in steel at low , and the at low , thus the life of the alloy.
结尾
Flaw
