合金元素对钢的性能影响：钢中元素对钢材性能的影响

合金元素对钢的性能影响：钢中元素对钢材性能的影响　　钼元素（Mo）：钼能使钢的晶粒细化，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，称蠕变）。结构钢中加入钼，能提高机械性能，另外，Mo元素还可以抑制合金钢由于淬火而引起的脆性。而在工具钢中，Mo元素可提高红硬性（指材料在经过一定温度下保持一定时间后所能保持其硬度的能力）。　　镍元素（Ni）：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，故也是很多不锈钢、耐热钢中的重要合金元素。　　锰元素（Mn）：在炼钢过程中，锰是良好的脱氧剂和脱硫剂，一般钢中含锰0.30~1.00%。在碳素钢中加入0.70%以上时就算“锰钢”，较一般锰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

钢铁是铁、碳和少量其它元素的合金，对于钢铁来说，其中加入的不同元素对钢铁的性能影响是不同的，今天程诚小编就分别介绍一下不同元素对钢材性能的影响及机理。

　　碳元素（C）：碳是决定钢材性能的最重要元素，钢中含碳量增加，屈服点和抗拉强度升高，但是塑性和冲击韧性会降低，而且当碳量超过0.23%时，钢的焊接性能也会变差，因此用于焊接的低合金结构钢，含碳量一般不能超过0.20%。含碳量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力，例如，在露天料场的高碳钢就特别容易锈蚀；此外，碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性，在实际生产中控制含碳量对于生产钢材的性能有着极大的影响。

　　硅元素（Si）：在炼钢过程中加硅是作为还原剂和脱氧剂，所以一般镇静钢含有0.15~0.30%的硅。如果钢中含硅量超过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，故广泛用于制作弹簧钢。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，有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用，可制造耐热钢。含硅1~4%的低碳钢，具有极高的导磁率，因此常用于电器工业做硅钢片。在焊接应用方面，含硅量的增加，会降低钢的焊接性能。可以说，硅含量的控制会影响钢材的应用领域及场景。

　　锰元素（Mn）：在炼钢过程中，锰是良好的脱氧剂和脱硫剂，一般钢中含锰0.30~1.00%。在碳素钢中加入0.70%以上时就算“锰钢”，较一般锰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。另外，随着含锰量的增高，会减弱钢的抗腐蚀能力，降低焊接性能。

　　磷元素（P）、硫元素（S）：在一般情况下，磷（P）和硫（S）都是是钢中的有害元素，其含量的增加会降低钢材的塑性、韧性以及焊接性能等，在实际生产中都需要控制两种元素的含量，一般要求P含量不超过0.045%，S含量不超过0.050%，含量越低对钢材性能越有利。

　　铬元素（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蚀性，因而是不锈钢，耐热钢的重要合金元素。

　　镍元素（Ni）：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，故也是很多不锈钢、耐热钢中的重要合金元素。

　　钼元素（Mo）：钼能使钢的晶粒细化，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，称蠕变）。结构钢中加入钼，能提高机械性能，另外，Mo元素还可以抑制合金钢由于淬火而引起的脆性。而在工具钢中，Mo元素可提高红硬性（指材料在经过一定温度下保持一定时间后所能保持其硬度的能力）。

　　钛元素（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Cr18Ni9奥氏体不锈钢中加入适当的钛，可避免晶间腐蚀。

　　钒元素（V）：钒是钢的优良脱氧剂。钢中加0.5%左右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蚀能力。

　　钨元素（W）：钨熔点高，比重大，是贵重合金元素。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，通常做切削工具钢（高速钢）及锻模具钢用。

　　铌元素（Nb）：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，可提高抗大气腐蚀及高温下抗氢、氮、氨腐蚀能力。另外，在奥氏体不锈钢中加铌，可防止晶间腐蚀现象。

　　钴元素（Co）：多用于特殊钢和合金中，如热强钢和磁性材料，提高热强钢的抗氧化性能以及增加磁性材料的磁饱和性能。

　　铜元素（Cu）：可以提高钢的抗大气腐蚀能力。如果钢中的铜含量大于0.75%，通过固溶和时效处理，可以取得沉淀强化效果，显著增加钢的强度。

　　铝元素（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抗氧化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。

　　硼元素（B）：钢中加入微量的硼可改善钢的致密性和热轧性能，提高强度及淬透性。

　　氮元素（N）：氮能提高钢的强度，低温韧性和焊接性，增加时效敏感性

　　程诚小编结语：钢材的质量及性能是根据需要而确定的，不同的需要，要有不同的元素含量。在钢铁生产及应用中，了解不同元素对钢材性能的影响可以有效地进行质量控制及指导选材，了解了这些知识以后会对生产工作产生事半功倍的效果。