钢材中化学元素的世界，你知道几个？！

钢中含有多种化学元素，由数百种不同牌号组成。 那么这些化学元素在钢中起什么作用呢？

今天我们就带您走进钢铁中化学元素的世界

1.碳

碳在钢中的作用是一把双刃剑。 随着碳含量的增加，材料的屈服点和抗拉强度会逐渐提高，但形状和抗冲击性能会下降。 因此，碳含量需要根据不同的材料用途进行调整。

当碳含量超过0.23%时，焊接性能将显着下降，因此用于焊接应用的低合金结构钢的碳含量不能超过0.20%。 碳含量过高还会导致钢的耐大气腐蚀性能下降。 露天料场的高碳钢很容易被腐蚀。

高碳含量并不是缺点。 高碳含量会增加钢的冷脆性和时效敏感性。

2.硅

硅在炼钢过程中作为还原剂和脱氧剂添加，因此镇静钢中将含有0.15-0.30%的硅。 当钢中硅含量超过0.50-0.60%时，硅被认为是合金元素。

硅元素能显着提高钢的弹性极限、屈服点和抗拉强度，因此在弹簧钢中应用广泛。 65Mn、82B等弹簧钢含硅0.15-0.37%。 在调质结构钢中添加1.0-1.2%的硅，可使钢的强度提高15-20%； 硅与钼、钨、铬等结合，可提高耐蚀性和抗氧化性，并可生产耐热钢； 含硅1.0-4.0%的低碳钢，具有极高的导磁率，用于电气工业制造硅钢片。

当然，硅并不是无害的，它会降低钢的焊接性能。

3. 锰

在炼钢过程中，锰是良好的脱氧剂和脱硫剂。 一般钢中含锰0.30-0.50%。 当碳钢中添加量超过0.70%时，称为“锰钢”。 较一般的钢不仅具有足够的韧性，而且还具有较高的强度和硬度，可以提高钢的淬透性，改善钢的热加工性能，如16Mn钢的屈服点比A3高40% 。 含锰11-14%的钢具有极高的耐磨性，用于挖掘机铲斗、球磨机衬里等。

高锰含量也有缺点。 当锰含量较高时，钢会出现明显的回火脆性； 锰元素能促进晶粒长大，因此在热处理过程中需要注意； 当锰的质量分数超过1%时，钢的焊接性能会降低。

4.硫磺

硫来自炼钢矿石和燃料焦炭，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 形成低熔点 (985°C) 的化合物。 钢材的热加工温度一般为1150-1200℃，因此钢材热加工时，FeS化合物会过早熔化，导致工件产生裂纹，这种现象称为“热脆化”。 硫含量越高，热脆现象越严重，因此必须控制钢中的硫含量。

高牌号优质钢S＜0.02-0.03%，优质钢S＜0.03-0.045%，普通钢S＜0.055%-0.07%。 在某些情况下，可能需要添加硫。 例如，在钢中添加0.08-0.20%的硫，可改善切削加工性，通常称为易切削钢。

硫还会损害焊接性能并降低耐腐蚀性。

5.磷

磷是从矿石中带入钢中的，通常被认为是有害元素。 磷虽然能提高钢的强度和硬度，但会导致塑性和冲击韧性显着下降。 特别是在低温下，它使钢显着脆化，这种现象称为“冷脆性”。 冷脆性使钢的冷加工性和焊接性恶化。 磷含量越高，冷脆性越大，因此严格控制钢中的磷含量。 高级优质钢：P＜0.025%； 优质钢：P＜0.04%； 普通钢：P＜0.085%。

6.氧气

氧是钢中的有害元素。 它在炼钢过程中自然进入钢中。 尽管在炼钢过程的最后添加锰、硅、铁和铝进行脱氧，但不可能将它们全部去除。 氧以FeO、MnO、SiO2、Al2O3等形式含在钢中，降低钢的强度和塑性。 特别是对疲劳强度、冲击韧性等影响严重。

7.氮气

铁氧体溶解氮的能力很低。 当过饱和氮溶解在钢中时，经长时间放置或随后在200～300℃加热后，氮会以氮化物的形式析出，使钢的硬度和强度增加，塑性降低。 ，并导致老化。 。 在钢水中添加Al、Ti或V进行固氮处理，使氮固定在AlN、TiN或VN中，可消除时效倾向。

8. 铬

在结构钢和工具钢中，铬能显着提高强度、硬度和耐磨性，赋予钢良好的抗氧化性和耐腐蚀性。 因此，它是不锈钢和耐热钢的重要合金元素； 它还可以提高钢材的质量。 淬透性是一种非常重要的合金元素。

但铬也会提高钢的脆性转变温度，增加钢的回火脆性，给加工过程带来不必要的麻烦。

9. 镍

镍可以提高钢的强度，同时保持良好的塑性和韧性。 镍对酸和碱具有较高的耐腐蚀性，在高温下具有防锈和耐热性能。 但由于镍是稀缺资源，应使用其他合金元素代替镍铬钢。 对于制造商来说，检测不锈钢中的镍含量对于防止供应商冒充优质产品至关重要。 GNR手持式光谱仪P5可有效检测Ni含量（右侧超链接）-GNR手持式光谱仪| 镍合金检测报告

10.钼

钼能细化钢的晶粒，提高淬透性和热强性能，在高温下保持足够的强度和抗蠕变能力（高温下长期受力会产生变形，称为蠕变）。 在结构钢中添加钼可以改善机械性能。 还可抑制合金钢因火而引起的脆性。 工具钢中添加钼元素可改善红度。

11.钛

钛是钢中的强脱氧剂。 可使钢的内部组织致密，细化晶粒力； 降低老化敏感性和冷脆性。 提高焊接性能。 Cr18Ni9奥氏体不锈钢中添加适当的钛可以避免晶间腐蚀。

12.钒

钒是优良的钢脱氧剂。 钢中添加0.5%钒，可细化组织晶粒，提高强度和韧性。 钒与碳形成的碳化物可提高高温高压下的抗氢腐蚀性能。

13.钨

钨的熔点高，比重大。 它是你生命中的合金元素。 钨和碳形成碳化钨，具有高硬度和耐磨性。 在工具钢中添加钨可显着提高红硬性和热强度，用作切削工具和锻模。

14. 铌

铌能细化晶粒，降低钢的过热敏感性和回火脆性，提高强度，但塑性和韧性降低。 在普通低合金钢中添加铌，可提高其在高温下的耐大气腐蚀和氢、氮、氨腐蚀能力。 铌可改善焊接性能。 在奥氏体不锈钢中添加铌可以防止晶间腐蚀。

15.钴

钴是一种稀有贵金属，主要用于特殊钢和合金，如热强钢和磁性材料。

16.铜

武钢公司用大冶矿生产的钢中往往含有铜。 铜能提高强度和韧性，特别是耐大气腐蚀性能。 缺点是热加工时易产生热脆性，铜含量超过0.5%时塑性显着降低。 当铜含量小于0.50%时，对焊接性没有影响。

17.铝

铝是钢中常用的脱氧剂。 钢中添加少量铝可细化晶粒，提高冲击韧性，如深冲薄板用08Al钢。 铝还具有抗氧化和防腐蚀的特性。 铝、铬、硅的组合可显着提高钢的高温剥离性能和高温耐腐蚀性能。 铝的缺点是影响钢的热加工性能、焊接性能和切削性能。

18. 硼

钢中添加微量硼，可改善钢的密度和热轧性能，提高其强度。

19.稀土元素

稀土元素是指元素周期表中原子序数为57-71的15种镧系元素。 这些元素都是金属，但它们的氧化物与“土”很相似，所以习惯上称为稀土。 在钢中添加稀土，可以改变钢中夹杂物的成分、形态、分布和性能，从而改善钢的各种性能，如韧性、焊接性、冷加工性能等。 在犁头钢中添加稀土可以提高耐磨性。