含碳量越高，刚度的硬度越高，但其塑性和韧性越差
当含碳量超过0.23%时，钢材的焊接性能变差，因此用于焊接的低合金结构钢的含碳量一般不超过0.20%。高碳含量也会降低钢材的耐大气腐蚀能力，露天堆场内的高碳钢容易腐蚀;此外，碳会增加钢的冷脆性和时效敏感性。
SI 元素
1、能提高钢的硬度，但塑性和韧性降低，用于电气工程的钢材中含有一定量的硅，可改善软磁性能
2. 硅也是添加到钢中的元素，作为炼钢中的脱氧剂。硅是一种有益元素，因为钢水中的 FeO 可以通过形成密度较低的硅酸盐渣来去除。硅溶解在钢中的铁素体中，这增加了钢的强度和硬度，降低了塑性和韧性。沉稳钢中的硅含量通常为0.1%~0.37%，沸腾钢中仅含0.03%~0.07%。由于钢中的硅含量一般不超过 0.5%，因此对钢的性能影响不大。
3、在炼钢过程中加入硅作为还原剂和脱氧剂，因此镇静钢中含有 0.15-0.30% 的硅。如果钢中的硅含量超过 0.50-0.60%，则认为硅是合金元素。硅能显著提高钢的弹性极限、屈服点和抗拉强度，因此被广泛用作弹簧钢。
4、在调质结构钢中加入1.0-1.2%的硅，可使强度提高15-20%。与硅与钼、钨、铬等结合，具有提高耐腐蚀性和抗氧化性的作用钢材化学元素，可用于制造耐热钢。含硅 1-4% 的低碳钢，具有极高的磁导率，在电气工业中用于制造硅钢片。
5. 硅量的增加会降低钢的焊接性能。
6、提高钢中固溶体的强度和冷作硬化程度，使钢的韧性和塑性降低。
7、硅能显著提高钢的弹性极限、屈服极限和屈服比，钢是一种通用的弹簧钢。
8. 耐腐蚀性。质量分数为 15%-20% 硅的高硅铸铁是一种非常好的耐酸材料。当含硅钢在氧化气氛中加热时，表面也会形成一层 SiO2 薄膜，从而提高钢在高温下的抗氧化性。
MN 元件
1、可以提高钢的强度，减弱和消除硫的不利影响，提高钢的淬透性，锰含量高的高合金钢（高锰钢）具有良好的耐磨性和其他物理性能
2. 锰作为炼钢中的脱氧剂添加到钢中。由于锰能与高熔点 （1600°C） 的硫形成 MnS，因此在一定程度上消除了硫的有害影响。锰具有良好的脱氧能力，能在钢中与FeO一起变成MnO进入渣中，从而提高钢的质量，特别是降低钢的脆性，提高钢的强度和硬度。因此，锰是钢中的有益元素。一般认为，当钢中锰的含量小于0.5%~0.8%时，锰被认为是永久性杂质。技术条件规定优质碳素结构钢的正常锰含量为0.5%~0.8%;在锰含量较高的结构钢中，其含量可达0.7%~1.2%。
3、在炼钢过程中，锰是良好的脱氧剂和脱硫剂，一般钢中含有0.30-0.50%的锰。当碳钢中加入 0.70% 以上时，被认为是“锰钢”，它不仅具有足够的韧性，而且比一般用量的钢具有更高的强度和硬度，提高了钢的淬透性，提高了钢的热加工性能，如 16Mn 钢比 A40 的屈服点高 3%。含锰量为 11-14% 的钢具有极高的耐磨性，用于挖掘机铲斗、球磨机衬板等。
4. 锰也是钢中的重要元素，其作用和影响如下： a.适量增加锰量可以提高钢的最大强度和硬度。b.锰具有脱氧和脱薄的作用，因此锰可以发展锸钢的锻造和塑性。c. 钢中锰含量丰富，可降低钢的淬火温度。d. 可以提高钢的硬化深度，特别是在含碳量高的油硬锰钢中。
5、锰的用量增加，减弱了钢的耐腐蚀性，降低了焊接性能。
（1） 锰提高了钢的淬透性。
（2）锰对提高低碳和中碳珠光体钢的强度有显著作用。
（3） 提高了锰在高温下对钢的瞬时强度。
锰钢的主要缺点是，
（1）当锰含量高时，有明显的回火脆性;
（2）锰具有促进晶粒生长的作用，因此锰钢对过热更敏感，必须注意热处理过程。这个缺点可以通过添加细小的结晶元素（如钼、钒、钛等）来克服
（3）当锰的质量分数超过1%时，钢的焊接性能会变差;
（4） 锰会降低钢的防锈性。
6、降低钢的临界下限，提高奥氏体冷却的过冷度，细化珠光体组织以改善其机械性能，是低合金钢的重要合金元素，可显著提高钢的淬透性，但有增加晶粒粗糙度和回火脆性的不利倾向。
7.Mn 的有益效果是：高强度和耐磨性，淬火渗碳，冷作硬化14%（高耐磨钢），17~19%（环保护钢）。
（1）用作炼钢的脱氧剂，因一般钢材中含有Mn，用量≤0.7%。
（2） Mn 和 S 抵消了 S 的红脆效应。
（3） 锰对各种钢材的影响是：
珠光体锰钢：可以提高其强度和耐磨性，塑性也很好。所以它可以细化珠光体结构。（对于碳含量较高的钢，Mn↑，塑性略有降低。对于低碳钢，它包含 Mn↑ 和 ↑。
奥氏体锰钢：具有足够高的塑性和高耐磨性。因此，锰可以增加奥氏体的稳定性，扩大γ相区，得到奥氏体。降低淬火过程中的临界冷却速率。降低钢的临界点（A1和A3）比碳钢低25~30°C，因此可以提高钢的淬透性，淬火时变形相对较小，因此适用于制造大截面和复杂零件。当 Mn = 5% 时，Mn 降至 0°C。
马氏体锰钢：易脆化和淬火。Mn 易溶于铁素体并形成弱碳化物，不是很稳定。因此，在加热过程中很容易完全溶解到等星残料中，其临界点低，因此晶粒极易粗糙，易淬火，因此应严格控制淬火加热温度和保温时间。淬火回火钢：将降低其塑性（回火脆性效应）。
渗碳钢：Mn的存在可以促进渗碳，因此可以大大提高钢的表面硬度和耐磨性，特别有价值的是渗碳过程中表面的软点较少，并且不会改变过度渗碳的趋势。（渗碳后，锰钢应在最终淬火前进行一次正火或退火处理，以消除长期渗碳引起的型芯过热）。
结构钢：会促进其回火脆性。工具钢：添加约 1% 的 Mn 可以减少淬火过程中的体积变形，这对于精密工具和长工具具有重要意义。（例如 CrMn、CrWMn 钢等）。
（4）锰可以提高钢的焊接性和低温性能，还可以减缓钢的脱碳。
（5） 适量的 Mn 也可以提高钢的切削性能。
（6）对于某些钢，可以代替Mn的作用，可以扩大γ相区得到奥氏体，如模具钢（增强淬透性）、奥氏体钢等。
（7）高锰钢对冷硬化敏感，可以提高钢的强度和耐磨性。（Mn=10~14%，而 C=1~1.4%）
（8）铬锰奥氏体钢的热强度非常好，甚至超过Cr和Ni钢，4%Cr和Ni的抗红热耐磨性更好。MN 很便宜。
锰的不利影响是：
（1）增加钢（粗晶）的过热敏感性：这是由于含Mn的渗碳体稳定性不强，在加热过程中容易完全溶解在奥氏体中。此外，锰钢的临界点也很低，因此很容易产生粗晶。为此，锻造和热处理加热应严格控制加热温度和保温时间。在所有合金元素中，Mn 是不会降低奥氏体晶粒生长趋势并导致晶粒粗大的元素。
（2）增强钢材对白点的敏感性，故应缓慢冷却。（包括 C> 0.3% 的影响更大）。
（3） 增强回火脆性，易形成带状和纤维组织。因此，纵向和横向特性有很大不同（Mn>2.4% 伸长率↓↓）。
（4）高锰钢熔点低（Mn13~14%，T熔化1350~1400°C），平均线膨胀系数大（相当于钢硅钢的1.9倍），导热系数小（约为同类硅钢的1/3~1/4），热加工略有困难。
（5）当高锰钢的冷却速度不够时，容易产生块状碳化物沿晶界析出，使钢变脆，而当采用水淬进行快速冷却时，碳化物不能及时析出，获得均匀的奥氏体组织，性能得到提高。但由于Mn含量高，导热性差，冷却迅速，温差应力大，易淬火，故淬火次数不宜过多。
（3） 含 Mn 钢的分类
（1）碳钢：a、正常Mn含量碳钢Mn=0.25~0.8%B，较高Mn含量碳钢Mn=0.7~1.0%和0.9~1.2%。
（2）锰钢：Mn=1.1~1.8%少数~2.4%。
（3）高锰钢：Mn=13~14%（C=1.0~1.3%）注：Mn<1.2%是炼钢的脱氧反应，略微改变钢的性能，与一般硅钢一样。Mn=1.1~1.8% 或 2.4% 用于高塑性、耐磨性和强度。Mn=2.4~13% 为粗粒，极脆且无法使用。Mn=13~14% 为冷硬化，成为高耐磨钢。
CR 元件
1、可以提高钢的淬透性和耐磨性，可以提高钢的耐腐蚀性和抗氧化性。
2、铬在钢中的作用多种多样且重要，它会形成稳定而坚硬的碳化物，并且具有耐腐蚀性，其主要功能是：
a. 增强钢的硬化能量和渗碳效果。b. 使钢在高温下仍具有高强度。它可以增加耐磨性。d. 提高钢的淬火温度。f.它可以提高钢材的耐腐蚀性。
3. 铬 在结构钢和工具钢中，铬可以显著提高强度、硬度和耐磨性，但同时会降低塑性和韧性。铬还可以提高钢的抗氧化和耐腐蚀性，因此是不锈钢和耐热钢的重要合金元素。
（1） 铬可以提高钢的强度和硬度。（2） 铬可以提高钢的高温机械性能。（3） 使钢具有良好的耐腐蚀性和抗氧化性 （4） 防止石墨化 （5） 提高淬透性。
缺点： （1） 铬显着提高钢的脆性转变温度 （2） 铬可以促进钢的回火脆性。
4. 1）铬的有益作用：具有许多有价值的性能：高硬度、高强度、屈服点、高耐磨性和对塑性和韧性的影响小、高抗氧化性、耐腐蚀性，还可以提高电阻和磁导率。
1） Cr 是一种中等碳化物形成元素，在所有各种碳化物中，碳化铬是最好的一种，它可以均匀分布在钢体积中，因此具有高强度、硬度、屈服点和高耐磨性。因为它可以细化组织并均匀分布，所以具有良好的塑性和韧性，这对于工具钢特别有价值。
2）Cr的碳化物也很难溶解，在短期加热下具有阻碍晶粒生长的作用，渗碳也会使晶粒长时间变粗。因此，可以减少过热敏感性效应。
3）Cr能减慢体A的分解速率，降低淬火时的临界冷却速率，从而有助于体M的形成，提高体M的稳定性，因此Cr钢具有优良的淬透性和较小的淬火变形。注意：Cr 是一种铁素体形成元件，会缩小γ面积，因此在没有 A 体元件的情况下，高 Cr 钢将具有铁氧体结构。
4） Cr 与 W 或 Mo 结合可以增加淬火钢中残留的奥氏体，这有助于获得需要粉碎的碳化物相。
5）Cr可以大大提高结构钢的强度和塑性，这种效果在钢与Cr和Ni结合时尤为显著。例如，等等。
6）当Cr≥12%时，具有良好的耐腐蚀性钢材化学元素，而用8~9%的Ni时，耐腐蚀性会大大提高。Cr 提高耐腐蚀性的效果随着碳含量的增加而降低，因为 Cr 与 C 结合时不起作用。
7）Cr≥25~30%时，具有良好的抗氧化性。例如，Cr=27~28%可以用作1300°C热电偶温度计的保护罩，当Cr与Si和Al结合时，即使Cr也很小，抗氧化性也很高。例如，Cr 6~10%+Si 2~3% 具有很高的耐热性和抗氧化性。
8） Cr、Al 结合（等）和 Cr、Ni 结合（如等）具有较高的电阻。
9）Cr可以提高钢的矫顽力，防止钢的微观组织老化，因此使用Cr钢制造永磁体。
10） Cr 价格较低。
11） 由于 Cr 可以形成稳定的碳化物，减缓碳的扩散并形成紧密的氧化膜，因此可以降低脱碳效果。
12） Cr>2.5% 的多元素合金钢。（等）是一种良好的耐氢蚀刻钢。
Cr<0.08% 这是对石墨钢的要求，因此 Cr 是防止石墨化的元素。
含有 Cr≯1.2% 的低合金高强度钢（一般 Mn 钢和 SiMn 钢）。
含Cr=0.5~1.65%为轴承钢（C≈1%）——其合金含量低、价格低廉，且具有高强度、高耐磨性、良好的抗疲劳性和淬透性，热处理也简单。
Cr=3~10%的钢 - Cr对钢强度和韧性的影响是，当Cr<2%并逐渐增加到2%时，强化效果最为显著。但是，超过这个限度会损害其热强度。当它为3~10%时最明显，当它含有Cr>12%时，强度再次增加。然而，当Cr含量增加到3%时，马氏体的回火稳定性显著提高。因此，它具有很高的硬度和耐磨性，用于模具中。当 Cr 含量增加到 3% 时，它也与 C1% 的磁性含量匹配最好。因此，它也被用作磁铁。含Cr4%与18%W和1%V结合可获得良好的红硬性（620°C HRC=60），因此广泛用于高速工具钢，含Cr5%（含C1%）的钢可在空气中淬火。含Cr5~6%和Cr6~10%和Si2~3%的硅铬钢不是很坚固，但也具有足够的耐热性和抗氧化性，用于燃气阀门和石油化工（合成氨设备等）。
含Cr=12~14%的钢是最典型的不锈钢（1Cr13~4Cr13），它们具有很高的耐腐蚀性，强度也很好，表面Cr12等是典型的具有高淬透性和高耐磨性的模具钢。（这些类型中的大多数是马氏体钢）。
含Cr=16~18%的钢有的只有单相（铁素体），有的有双相（M-铁素体），这种单相Cr钢的耐腐蚀性高于含Cr=12~14%的钢。如Cr17、9Cr18等，如果加入8~9%的Ni，其耐腐蚀性将大大增加。例如，等是典型的不锈钢，具有良好的耐酸性，而CrNi钢的缺点是晶间腐蚀，可以通过添加Ti和Nb来改善。
含Cr=23~32%的钢具有良好的耐腐蚀性，极高的抗氧化性，在常温下甚至能抵抗浓硝酸、浓磷酸和浓硫酸的腐蚀。
含 Cr 27~28% 的钢可用作 1300°C 热电偶温度计的保护罩。 这种类型的钢是纯铁素体钢，因此其组织和性能不能通过热处理来改变。而且再结晶温度低，粗结晶效果强，脆性高，因此不能用作振动和冲击零件。通过加入Mo、W、V可以适当改变性能，减少Cr含量，加入Si可以提高其热强度，如、等。也加入Ni，如、、、、等。Cr 与 Mn 和 Ni 的不同之处在于它是一种合金元素，会缩小γ区域。（它具有α-Fe的体心立方晶格，从1849°C的熔点到绝对的0ºK，纯铬与该晶格不变），因此随着Cr含量的增加，Ac3也从910°C开始下降，但其速度非常慢，而Ac4从1400°C开始迅速下降，当铬含量达到8%时，Ac3在850°C时最低。当 Cr 含量增加时，Ac3 迅速上升。当Cr含量达到13%时，Ac3和Ac4合并成一个点，γ区闭合，所以当Cr含量>13%时，它就变成了纯铁氧体相，不再发生转变，其晶粒尺寸也不能再通过热处理来改变。- 即铁素体钢。当 CCr 的量继续增加时，约为 25~60%，特别是在 45~48% 区域，当温度低于 950 °C（多在 820 °C）时，会析出非磁性脆性组分——σ相。这些在二次加热后会被分离和沉淀，导致固溶体中的体积变化巨大，产生相当大的应力，因此非常脆。然而，当淬火温度低于 950°C 时，σ相不会在固溶体中沉淀，因此受到的影响较小。δ相问题：有人指出，当Cr和C含量匹配时，特别是当含量剩下时，很容易产生即δ相的自由铁氧体，这会降低钢的工艺性能和耐热性，因此需要注意的是，当Cr = 0.11%时， 通过包含 Cr = 10.9%，可以将 δ 相降至最低。
Cr 有利于提高其防腐性能，但其对蠕变的影响更为复杂。因为作为耐热钢，需要注意的是，当含有Cr=1%时，抗蠕变强度最高。当Cr含量增加到12%时，将取代>Cr7C3，并可以略微提高抗蠕变性（耐热性），并且可以通过添加V、Nb和Ti来获得非常细的扩散相，这对抗蠕变性（耐热性）的提高极为有利。
原文链接：
由于有很多非常值得分享的专业讨论，我们专门成立了一个“智能紧固件”群，有兴趣的朋友可以添加以下微信公众号进入我们的讨论群：
本公众号由大家共同作，欢迎大家投稿（请添加以上微信二维码联系我们），共同探讨螺栓预紧力测量的相关技术和市场信息，共同推动这个行业的发展，实现双赢。
（） 专业从事超声波螺栓预紧力测量技术，主要产品有螺栓预紧力测量仪系列产品、螺栓预紧力长期监测产品、智能紧固件、螺栓轴向力控制的智能紧固工具。
