（知识点）常用的合金元素有铬（Cr）

常用的合金元素有铬（Cr）、镍（Ni）、钼（Mo）、钨（W）、钒（V）、钛（Ti）、铌（Nb）、锆（Zr）、钴（Co）、硅（Si）、锰（Mn）、铝（Al）、铜（Cu）、硼（B）、稀土等。

图：化学反应

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1、碳（C）：随着钢中含碳量的增加，屈服点和抗拉强度增加，但塑性和抗冲击性能下降。 当碳含量超过0.23%时，钢的焊接性能变差，因此用于焊接。 低合金结构钢，含碳量一般不超过0.20%。 含碳量高还会降低钢材的耐大气腐蚀性能，露天堆料场的高碳钢容易生锈； 此外，碳还能增加钢的冷脆性和时效敏感性。

2、硅（Si\硅的旧称）：硅是炼钢过程中作为还原剂和脱氧剂添加的，所以镇静钢含硅0.15-0.30%。 如果钢中硅含量超过0.50-0.60%，则硅被视为合金元素。 硅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。 调质结构钢中添加1.0-1.2%硅，可提高强度15-20%。 硅与钼、钨、铬等结合，具有提高耐蚀性、抗氧化性的作用，可用来制造耐热钢。 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。 硅含量增加会降低钢的焊接性能。

3、锰（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0.30-0.50%。 当碳钢中添加量超过0.70%时，称为“锰钢”。 比普通钢含钢量较高的钢不仅具有足够的韧性，而且具有较高的强度和硬度，提高钢的淬透性，提高钢的热加工效率。 例如，16Mn钢的屈服点比A3钢高40%。 含锰11-14%的钢具有极高的耐磨性，用于挖掘机铲斗、球磨机衬板等。锰含量增加会削弱钢的耐腐蚀性，降低焊接效率。

4、磷（P）：一般情况下，磷是钢中有害元素，增加钢的冷脆性，使焊接性能变差，使塑性降低，使冷弯性能变差。 因此，通常要求钢中磷含量低于0.045%，优质钢的要求更低。

5、硫（S）：硫在正常情况下也是一种有害元素。 它使钢变得热脆，降低其延展性和韧性，并在锻造和轧制过程中引起裂纹。 硫还会损害焊接性能，降低耐腐蚀性。 因此，通常要求硫含量低于0.055%，优质钢要求低于0.040%。 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。

6、铬（Cr）：在结构钢和工具钢中，铬能显着提高强度、硬度和耐磨性，但同时降低塑性和韧性。 铬还能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性，因此是不锈钢和耐热钢的重要合金元素。

7、镍（Ni）：镍能提高钢的强度，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。 但由于镍是稀缺资源，应使用其他合金元素代替镍铬钢。

8、钼（Mo）：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提高机械性能。 还可抑制合金钢因火而引起的脆性。 在工具钢中，可以改善发红现象。

9、钛（Ti）：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。 在铬18镍9奥氏体不锈钢中添加适当的钛可以避免晶间腐蚀。

10、钒（V）：钒是钢的优良脱氧剂。 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。

11、钨（W）：钨的熔点高，比重大。 它是一种贵重材料的合金元素。 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。

12、铌（Nb）：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、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。 铌可提高焊接性能。 在奥氏体不锈钢中添加铌可以防止晶间腐蚀。

13、钴（Co）：钴是一种稀有的贵金属，多用于特殊钢和合金，如热强钢和磁性材料。

14、铜（Cu）：武钢公司用大冶矿生产的钢中常含有铜。 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。

15、铝（Al）：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、硅的组合可以显着提高钢的高温不结垢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。

16、硼（B）：钢中添加微量硼，可改善钢的密度和热轧性能，增加其强度。

17、氮（N）：氮能提高钢的强度、低温韧性和焊接性，并增加时效敏感性。

18、稀土（Xt）：稀土元素是指元素周期表中原子序数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。

硅（Si）元素对钢的性能有什么影响？

硅是一种化学元素，其化学符号为Si，旧称硅xī，在很多领域发挥着重要作用。

在金属材料冶炼中，硅能耐高温、坚韧、净化钢水、提高钢的质量。 硅合金密度低、热膨胀系数低、铸造性能好、抗磨损性能好。 用它铸造的合金铸件具有较高的抗冲击性能和良好的高压致密性，可大大提高使用寿命。 它常用于生产航空航天器和汽车零部件。

硅铜合金焊接性能良好，受到冲击时不易产生火花。 具有防爆功能，可用于制作储罐。

在钢中添加硅制成硅钢片，可以大大提高钢的磁导率，减少磁滞和涡流损耗，可用来制作变压器和电机的铁芯，以提高变压器和电机的性能。

磷（P）元素对钢的性能有什么影响？

磷(P)与纯铁形成不稳定的固溶体，其缺点是增加纯铁的晶粒尺寸。 磷可以提高钢的强度，但会大大降低塑性和韧性，使钢在低温下变脆，增加对冷裂纹的敏感性，即“冷脆性”。 一般磷含量不大于0.050%。 对于焊接结构，不大于0.045%。 最好减少到0.02%。 以国内1500万为例，限值为0.04%。 某工程钢实测磷含量最大值为0.04%，最小值为0.008%，平均值为0.022%。国外进口StE355钢磷含量限制

碳（C）元素对钢的性能有什么影响？

碳是仅次于铁的主要元素。 它直接影响钢材的强度、塑性、韧性和焊接性能。 当钢中含碳量低于0.8%时，随着含碳量的增加，钢的强度和硬度增加，而塑性和韧性下降； 但当含碳量在1.0%以上时，随着含碳量的增加，钢的强度和硬度增加，而塑性和韧性下降。 随着强度的增加，钢的强度降低。 随着含碳量的增加，钢的焊接性能变差（含碳量大于0.3%的钢，焊接性显着下降），冷脆性和时效敏感性增加，耐大气腐蚀性能下降。

钢中增加或减少C、S、Si、Mn、P元素会产生什么影响？

1 碳是钢中的重要元素。 当碳含量增加时，其强度和硬度增加，但塑性和延展性下降，使钢变脆，难以加工。

2硫是一种无用的杂质。 一般情况下都是有害元素。使钢产生热脆性，降低其塑性和韧性，并在锻造和轧制时引起裂纹。

3硅：硅在炼钢过程中作为还原剂和脱氧剂添加，故镇静钢含硅0.15-0.30%。 如果钢中硅含量超过0.50-0.60%，则硅被视为合金元素。 硅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。 调质结构钢中添加1.0-1.2%硅，可提高强度15-20%。 硅与钼、钨、铬等结合，具有提高耐蚀性和抗氧化性的作用，可用来制造耐热钢。 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。 硅含量增加会降低钢的焊接性能。

4、锰在钢铁材料中的作用：溶入金属材料的基体中，起到固溶强化的作用； 形成碳化物，起弥散强化作用； 提高钢的淬透性。 增加钢的回火抗力并产生二次硬化。 避免II型回火脆性。锰钢具有很强的加工效率和耐磨、耐腐蚀能力

5 磷在正常情况下是有害元素。 增加钢材的冷脆性，使焊接性能变差，塑性降低，冷弯性能变差。

钒（V）对钢的性能有什么影响？

钒元素是冶炼锰钒低合金钢时专门添加的合金元素。 钢中添加钒元素后：

①可以提高钢材的强度；

②细化钢的晶粒；

③钒化合物具有高温稳定性，提高了钢的高温硬度。

钒(V)：钒是一种优良的钢脱氧剂。 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。