1、鉻(Cr)

鉻能增加鋼的淬透性并有二次硬化作用?？商岣吒咛间摰挠捕群湍湍バ远皇逛撟兇啵缓砍^12%時。使鋼有良好的高溫抗氧化性和耐氧化性介質(zhì)腐蝕的作用。還增加鋼的熱強性，鉻為不銹耐酸鋼及耐熱鋼的主要合金元素。

鉻能提高碳素鋼軋制狀態(tài)的強度和硬度。降低伸長率和斷面收縮率。當(dāng)鉻含量超過15%時，強度和硬度將下降，伸長率和斷面收縮率則相應(yīng)地有所提高。含鉻鋼的零件經(jīng)研磨容易獲得較高的表面加工質(zhì)量。

鉻在調(diào)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼中的主要作用是提高淬透性。使鋼經(jīng)淬火回火后具有較好的綜合力學(xué)性能，在滲碳鋼中還可以形成含鉻的碳化物，從而提高材料表面的耐磨性。

含鉻的彈簧鋼在熱處理時不易脫碳。鉻能提高工具鋼的耐磨性、硬度和淬硬性。有良好的回火穩(wěn)定性。在電熱合金中，鉻能提高合金的抗氧化性、電阻和強度。

(1)  對鋼的顯微組織及熱處理的作用

A、鉻與鐵形成連續(xù)固溶體，縮小奧氏體相區(qū)域。鉻與碳形成多種碳化物，與碳的親和力大于鐵和錳而低于鎢、鉬等．鉻與鐵可形成金屬間化合物σ相(FeCr)。

B、鉻使珠光體中碳的濃度及奧氏體中碳的極限溶解度減少。

C、減緩奧氏體的分解速度，顯著提高鋼的淬透性．但亦增加鋼的回火脆性傾向。

(2)  對鋼的力學(xué)性能的作用

A、提高鋼的強度和硬度．時加入其他合金元素時，效果較顯著。

B、顯著提高鋼的脆性轉(zhuǎn)變溫度。

C、在含鉻量高的Fe-Cr合金中，若有σ相析出，沖擊韌性急劇下降。

(3)  對鋼的物理、化學(xué)及工藝性能的作用

A、提高鋼的耐磨性，經(jīng)研磨，易獲得較高的表面光潔度。

B、降低鋼的電導(dǎo)率，降低電阻溫度系數(shù)。

C、提高鋼的矯頑力和剩余磁感．廣泛用于制造永磁鋼。

D、鉻促使鋼的表面形成鈍化膜，當(dāng)有一定含量的銘時，顯著提高鋼的耐腐蝕性能（特別是硝酸）。若有鉻的碳化物析出時，使鋼的耐腐蝕性能下降。

E、提高鋼的抗氧化性能。

F、鉻鋼中易形成樹枝狀偏析，降低鋼的塑性。

G、由于鉻使鋼的熱導(dǎo)率下降，熱加工時要緩慢升溫，鍛、軋后要緩冷。

(4)  在鋼中的應(yīng)用

A、合金結(jié)構(gòu)鋼中主要利用鉻提高淬透性，并可在滲碳表面形成含鉻碳化物以提高耐磨性。

B、彈簧鋼中利用鉻和共他合金元素一起提供的綜合性能。

C、軸承鋼中主要利用鉻的特殊碳化物對耐磨性的貢獻(xiàn)及研磨后表面光沽度高的優(yōu)點。

D、工具鋼和高速鋼中主要利用鉻提高耐磨性的作用，并具有一定的回火穩(wěn)定性和韌性。

E、不銹鋼、耐熱鋼中鉻常與錳、氮、鎳等聯(lián)合便用，當(dāng)需形成奧氏體鋼時，穩(wěn)定鐵素體的鉻與穩(wěn)定奧氏體的錳、鎳之間須有一定比例，如Cr18Ni9等。

F、我國鉻資源較少．應(yīng)盡量節(jié)省鉻的使用。

2、鉬(Mo)

鉬在鋼中能提高淬透性和熱強性。防止回火脆性，增加剩磁和矯頑力以及在某些介質(zhì)中的抗蝕性。

在調(diào)質(zhì)鋼中，鉬能使較大斷面的零件淬深、淬透，提高鋼的抗回火性或回火穩(wěn)定性，使零件可以在較高溫度下回火，從而更有效地消除（或降低）殘余應(yīng)力，提高塑性。

在滲碳鋼中鉬除具有上述作用外，還能在滲碳層中降低碳化物在晶界上形成連續(xù)網(wǎng)狀的傾向，減少滲碳層中殘留奧氏體，相對地增加了表面層的耐磨性。

在鍛模鋼中，鉬還能保持鋼有比較穩(wěn)定的硬度，增加對變形、開裂和磨損等的抗力。

在不銹耐酸鋼中，鉬能進(jìn)一步提高對有抗酸（如蟻酸、醋酸、草酸等）以及過氧化氫、硫酸，亞硫酸、硫酸鹽、酸性染料、漂白粉液等的抗蝕性。特別是由于鉬的加入，防止了氯離子存在所產(chǎn)生的點腐蝕傾向。

含1%左右鉬的W12Cr4V4Mo高速鋼具有高的耐磨性、回火硬度和紅硬性等。

(1)  對鋼的顯微組織及熱處理的作用

A、鉬在鋼中可固溶于鐵素體、奧氏體和碳化物中，它是縮小奧氏體相區(qū)的元素。

B、當(dāng)鋼含量較低時，與鐵、碳形成復(fù)合的滲碳體；含量較高時可形成鋼的特殊碳化物。

C、鉬提高鋼的淬透性，其作用較鉻強．而稍遜于錳。

D、鉬提高鋼的回火穩(wěn)定性，作為單一合金元素存在時，增加鋼的回火脆性；與鉻、錳等并存時，鉬又降低或抑止因其他元素所導(dǎo)致的回火脆性。

(2)  對鋼的力學(xué)性能的作用

A、鉬對鐵素體有固溶強化作用．同時也提高碳化物的穩(wěn)定性，從而提高鋼的強度。

B、鉬對改善鋼的延展性和韌性以及耐磨性起到有利作用。

C、由于鉬使形變強化后的軟化和恢復(fù)溫度以及再結(jié)晶溫度提高，并強烈提高鐵素體的蠕變抗力，有效抑制滲碳體在450-600 ℃下的聚集．促進(jìn)特殊碳化物的析出，因而成為提高鋼的熱強性的Z有效的合金元素。

(3)  對鋼的物理、化學(xué)及工藝性能的作用

A、在含碳1.5 ％的磁鋼中，2 ％-3 ％的鋼提高剩余磁感和矯頑力。

B、在還原性酸及強氧化性鹽溶液中都能使鋼表面鈍化．因此鉬可以普遍提高鋼的抗蝕性能，防止鋼在氯化物溶液中的點蝕。

C、鉬含量較高(>3 %)時使鋼的抗氧化性惡化。

D、含鉬不超過8 ％的鋼仍可以鍛、軋，但含量較高時，鋼對熱加工的變形抗力增高。

(4)  在鋼中的應(yīng)用

A、在調(diào)質(zhì)和滲碳結(jié)構(gòu)鋼、彈簧鋼、軸承鋼、工具鋼、不銹耐酸鋼、耐熱鋼、磁鋼中都得到了廣泛應(yīng)用。

B、鉻鉬鋼在許多情況下可代替鉻鎳鋼來制造重要的部件。

C、我國富產(chǎn)鉬，但在世界范圍內(nèi)的儲量并不豐富。含鉬鋼在我國應(yīng)適當(dāng)發(fā)展，但鉬是重要戰(zhàn)略物資，應(yīng)注意合理和節(jié)約使用。

3、硅(Si)

硅能溶于鐵素體和奧氏體中提高鋼的硬度和強度，其作用僅次于磷，較錳、鎳、鉻、鎢、鉬和釩等元素強。但含硅超過3 %時,將顯著降低鋼的塑性和韌性。硅能提高鋼的彈性極限、屈服強度和屈服比(σs/σb)，以及疲勞強度和疲勞比(σ-1/σb)等，這是硅或硅錳鋼可作為彈簧鋼種的緣故。

硅能降低鋼的密度、熱導(dǎo)率和電導(dǎo)率。能促使鐵素體晶粒粗化。降低矯頑力。有減小晶體的各向異性傾向，使磁化容易，磁阻減小，可用來生產(chǎn)電工用鋼，所以硅鋼片的磁滯損耗較低，硅能提高鐵素體的磁導(dǎo)率，使硅鋼片在較弱磁場下有較高的磁感強度。但在強磁場下，硅降低鋼的磁感強度。硅因有強的脫氧力，從而減小了鐵的磁時效作用。

含硅的鋼在氧化氣氛中加熱時，表面將形成一層SiO2薄膜，從而提高鋼在高溫時的抗氧化性。

硅能促使鑄鋼中的柱狀晶成長，降低塑性。硅鋼若加熱或冷卻較快，由于熱導(dǎo)率低，鋼的內(nèi)部和外部溫差較大，因而易裂。

硅能降低鋼的焊接性能。因為與氧的親合力硅比鐵強，在焊接時容易生成低熔點的硅酸鹽，增加熔渣和熔化金屬的流動性，引起噴濺現(xiàn)象，影響焊縫質(zhì)量。硅是良好的脫氧劑。用鋁脫氧時酌加一定量的硅，能顯著提高鋁的脫氧能力。硅在鋼中本來就有一定的殘存，這是由于煉鐵煉鋼作為原料帶入的。在沸騰鋼中，硅限制在＜0.07 % ，有意加入時，則在煉鋼時加入硅鐵合金。

(1)  對鋼的顯微組織及熱處理的作用

A、作為鋼中的合金元素，其含量一般不低于0.4 ％。以固溶體形態(tài)存在于鐵素體或奧氏體中，縮小奧氏體相區(qū)。

B、提高退火、正火和淬火溫度，在亞共析鋼中提高淬透性。

C、硅不形成碳化物，有強烈的促進(jìn)碳的石墨化的作用，在硅含量較高的中碳和高碳鋼中，如不含有強碳化物形成元素，易在一定溫度條件下發(fā)生石墨化。

D、在滲碳鋼中，硅減小滲碳層厚度和碳的濃度。

E、硅對鋼水有良好脫氧作用。

(2)  對鋼的力學(xué)性能的作用

A、提高鐵素體和奧氏體的硬度和強度，其作用較Mn 、Ni 、Cr . W 、Mo、V 等更強；顯著提高鋼的彈性極限、屈服強度和屈強比(σs/σb)．并提高疲勞強度和疲勞比(σ-1/σb)。

B、硅含量超過3 ％時顯著降低鋼的塑性和韌性；硅提高塑／脆轉(zhuǎn)變溫度。

C、硅易使鋼中形成帶狀組織，使橫向性能低于縱向性能。

D、改善鋼的耐磨性能。

(3)  對鋼的物理、化學(xué)及工藝性能的作用

A、降低鋼的密度、熱導(dǎo)率、電導(dǎo)率和電阻溫度系數(shù)。

B、硅鋼片的渦流損耗量顯著低于純鐵，矯頑力、磁阻和磁滯損耗較低．磁導(dǎo)率和磁感強度較高。但在強磁場中，硅降低磁感強度。

C、提高高溫時鋼的抗氧化性能，但硅含量高時，表面脫碳加劇。

D、硅含量超過2.5 ％的鋼，其變形加工較為困難。

E、硅降低鋼的可焊性。

(4)  在鋼中的應(yīng)用

A、在普通低合金鋼中提高強度，改善局部腐蝕抗力，在調(diào)質(zhì)鋼中提高淬透性和抗回火性，是多元合金結(jié)構(gòu)鋼中的主要合金組元之一。

B、硅含量為0.5 %-2.8 ％的SiMn 或SiMnB 鋼(碳含量0.5 ％-0.7 %)廣泛用于高載荷彈黃材料，同時加人W 、V 、Mo、Nb 、Cr等強碳化物形成元素。

C、硅鋼片為含硅1.0 ％-4.5 ％的低碳和超低碳鋼，用于電機和變壓器。

D、在不銹鋼和耐蝕鋼中，與Mo 、W 、Cr 、Al、Ti、N 等配合，提高抗蝕和抗高溫氧化能力。

E、硅含量較高的石墨鋼用于冷作模具材料。

4、錳(Mn)

錳是良好的脫氧劑和脫硫劑 。鋼中一般都含有一定量的錳，它能消除或減弱由于硫所引起的鋼的熱脆性，從而改善鋼的熱加工性能。

錳和鐵形成固溶體，提高鋼中鐵素體和奧氏體的硬度和強度；同時又是碳化物形成元素，進(jìn)入滲碳體中取代一部分鐵原子。?在鋼中由于降低臨界轉(zhuǎn)變溫度。起到細(xì)化珠光體的作用。也間接地起到提高珠光體鋼強度的作用；錳穩(wěn)定奧氏體組織的能力僅次于鎳，也強烈增加鋼的淬透性。已用含量不超過2 %的錳與其他元素配合制成多種合金鋼。

錳具有資源豐富、效能多樣的特點，獲得了廣泛的應(yīng)用，如含錳較高的碳素結(jié)構(gòu)鋼、彈簧鋼。

在高碳高錳耐磨鋼中。錳含量可達(dá)10 %-14 % ，經(jīng)固溶處理后有良好的韌性，當(dāng)受到?jīng)_擊而變形時，表面層將因變形而強化，具有高的耐磨性。

錳與硫形成熔點較高的MnS ?？煞乐挂騀eS而導(dǎo)致的熱脆現(xiàn)象。錳有增加鋼晶粒粗化的傾向和回火脆性敏感性。若冶煉澆鑄和鍛軋后冷卻不當(dāng)，容易使鋼產(chǎn)生白點。

(1)  對鋼的顯微組織及熱處理的作用

A、錳是良好的脫氧劑和脫硫劑，工業(yè)用鋼中一般均含有一定量的錳。

B、錳固溶于鐵素體和奧氏體中．?dāng)U大奧氏體區(qū)，使臨界溫度A4點升高，A3點降低，(α+γ)區(qū)下移。當(dāng)錳含量超過12 ％時，上臨界點降至室溫以下，使鋼在室溫時形成單一奧氏體組織。在降低共析溫度同時，使共析體中的碳含量減少。

C、錳強烈降低鋼的Ar1和馬氏體轉(zhuǎn)變溫度(其作用僅次于碳）和鋼中相變的速度，提高鋼的淬透性，增加殘余奧氏體含量。

D、使鋼的調(diào)質(zhì)組織均勻、細(xì)化，避免了滲碳層中碳化物的聚集成塊，但增大了鋼的過熱敏感性和回火脆性傾向。

E、錳是弱碳化物形成元素。

(2)  對鋼的力學(xué)性能的作用

A、錳強化鐵素體或奧氏體的作用不及碳，磷、硅，在增加強度的同時，對延展性無影響。

B、由于細(xì)化了珠光體，顯著提高低碳和中碳珠光體鋼的強度，使延展性有所降低。

C、通過提高淬透性而提高了調(diào)質(zhì)處理索氏體鋼的力學(xué)性能。

D、在嚴(yán)格控制熱處理工藝、避免過熱時的晶粒長大以及回火脆性的前提下，錳不會降低鋼的韌性。

(3)  對鋼的物理、化學(xué)及工藝性能的作用

A、隨錳含量的增加，鋼的熱導(dǎo)率急劇下降，線脹系數(shù)上升，使快速加熱或冷卻時形成較大內(nèi)應(yīng)力，工件開裂傾向增大。

B、使鋼的電導(dǎo)率急劇降低，電阻率相應(yīng)增大，電阻溫度系數(shù)下降。

C、使矯頑力增大，飽和磁感、剩余磁感和磁導(dǎo)率均下降，因而錳對永磁合金有利，對軟磁合金有害。

D、錳含量很高時，鋼的抗氧化性能下降。

E、使鋼中的硫形成較高熔點的MnS ，避免了晶界上的FeS 薄膜，消除鋼的熱脆性，改善熱加工性能。

F、高錳奧氏體鋼的變形阻力較大，且鋼錠中柱狀結(jié)晶明顯，鍛軋時較易開裂。

G、由于提高了淬透性和降低了馬氏體轉(zhuǎn)變溫度，對焊接性能有不利影響。在適當(dāng)范圍內(nèi)應(yīng)降低碳含量。

(4)  在鋼中的應(yīng)用

A、易切削鋼中常有適量的錳和磷，MnS夾雜使切屑易于碎斷。

B、普通低合金鋼中利用錳來強化鐵素體和珠光體，提高鋼的強度，錳含量一般為1 ％-2 %。

C、滲碳和調(diào)質(zhì)合金結(jié)構(gòu)鋼的許多系列中含有不超過2 ％的錳。

D、彈簧鋼、軸承鋼和工具鋼中利用錳強烈提高淬透性的作用，可采用油淬和空冷的淬火工藝，減少開裂、扭曲和變形。

E、耐磨鋼、無磁鋼、不銹鋼、耐熱鋼，包括高碳高錳耐磨鑄鋼(C:1.0 ％-1.4%，Mn:10％-14%)，中碳高錳無磁鋼(C:0.3 ％-0.6% , Mn:18％-19%)，低碳高錳不銹鋼(有Cr ，無Ni或少Ni)，高錳耐熱鋼（以Mn代Ni 的耐熱不起皮鋼，或含有Al、Mo、V等）。

5、硫(S)

硫在鋼鐵中一般認(rèn)為是有害元素，它主要以MnS和FeS形式存在，可以引起鋼的熱脆性降低鋼的力學(xué)性能，特別是屈服極限強度、塑性和耐磨性。硫的存在對鋼的耐蝕性及可焊性也有不得影響。一般要求普通鋼中ω(S)≤0.050 %，優(yōu)質(zhì)鋼中ω(S)≤0.030 %，高級優(yōu)質(zhì)鋼中ω(S)≤0.020 %，然而在某些鋼中（如切削鋼、磁鋼），加入適量的硫，有的ω(S)高達(dá)0.35 %，能改善鋼的切削性、加工性和磁性等。

提高硫和錳的含量，可改善鋼的被切削性能，在易切削鋼中硫作為有益元素加入。硫在鋼中偏析嚴(yán)重，惡化鋼的質(zhì)量。在高溫下，降低鋼的塑性，是一種有害元素，它以熔點較低的FeS的形式存在；單獨存在的FeS的熔點只有1190 ℃ ，而在鋼中與鐵形成共晶體的共晶溫度更低，只有988 ℃ ，當(dāng)鋼凝固時，硫化鐵析集在原生晶界處。鋼在1100-1200 ℃進(jìn)行軋制時，晶界上的FeS就將熔化，大大地削弱了晶粒之間的結(jié)合力，導(dǎo)致鋼的熱脆現(xiàn)象。因此對硫應(yīng)嚴(yán)加控制，一般控制在0.020 %-0.050 %。為了防止因硫?qū)е碌拇嘈?，?yīng)加入足夠的錳，使其形成熔點較高的MnS。若鋼中含硫量偏高，焊接時由于SO2的產(chǎn)生，將在焊接金屬內(nèi)形成氣孔和疏松。

(1)  對鋼的顯做組織及熱處理的作用

A、氮和碳一樣可固溶于鐵，形成間隙式的固溶體。

B、氮擴大鋼的奧氏體相區(qū)，是一種很強的形成和穩(wěn)定奧氏體的元素，具效力約20 倍于鎳，在一定限度內(nèi)可代替一部分鎳用于鋼中。

C、滲入鋼表面的氮與鉻、鋁、釩、鈦等元素可化合成極穩(wěn)定的氮化物，成為表而硬化和強化元素。

D、氮使高鉻和高鉻鎳鋼的組織致密堅實。

E、鋼中殘留氮量過高會導(dǎo)致宏觀組織疏松或氣孔。

(2)  對鋼的力學(xué)性能的作用

A、氮有固溶強化作用。

B、含氮鐵素體鋼中，在快冷后的回火或在室溫長時間停留時，由于析出超顯微氮化物，可發(fā)生沉淀硬化過程• 氮也使低碳鋼發(fā)生應(yīng)變時效現(xiàn)象。在強度和硬度提高的同時，鋼的韌性下降，缺口敏感性增加，氮導(dǎo)致鋼的脆性的特件近似磷，其作用遠(yuǎn)大于磷、氮也是導(dǎo)致鋼產(chǎn)生藍(lán)脆的主要原因。

C、提高高鉻和高鉻鎳鋼的強度，而塑性并不降低，沖擊韌性還有顯著提高。

D、氮還能提高鋼的蠕變和高溫持久強度。

(3)  對鋼的物理、化學(xué)及工藝性能的作用。

A、氮對不銹鋼的抗蝕性能無顯著影響。

B、對鋼的高溫抗氧化性也無顯著影響，氮含量過高（如＞0.16 %）可使抗氧化性惡化。

C、含氮鋼冷作變形硬化率較高，采用冷變形工藝時，應(yīng)予注意。

D、氮可降低高鉻鐵素體鋼的晶粒長大傾向，從而改善其焊接性能。

(4)  在鋼中的應(yīng)用

A、氮作為合金元素，在鋼的含量一般小于0.3 % ，特殊情況下可高達(dá)0.6 %。

B、主要應(yīng)用于滲氮調(diào)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼、普通低合金鋼、不銹耐酸鋼及耐熱不起皮鋼。氮在鋼中作為合金元素的應(yīng)用還在擴大。

6、磷(P)

磷在鋼中固溶強化和冷作硬化作用強，作為合金元素加入低合金結(jié)構(gòu)鋼中，能提高其強度和鋼的耐大氣腐蝕性能，但降低其冷沖壓性能。磷與硫和錳聯(lián)合使用，能增加鋼的被切削性能，增加加工件的表面質(zhì)量，用于易切鋼，所以易切鋼含磷也較高。磷溶于鐵素體，雖然能提高鋼的強度和硬度，Z大的害處是偏析嚴(yán)重，增加回火脆性，顯著降低鋼的塑性和韌性，致使鋼在冷加工時容易脆裂，也即所謂”冷脆”現(xiàn)象。磷對焊接性也有不良影響。磷是有害元素，應(yīng)嚴(yán)加控制，一般含量不大于0.030 %-0.040 %。

7、碳(C)

鋼中含碳量增加，屈服點和抗拉強度升高，但塑性和沖擊性降低，當(dāng)含碳量超過0.23%時，鋼的焊接性能變壞，因此用于焊接的低合金結(jié)構(gòu)鋼，含碳量一般不超過0.20%。含碳量高還會降低鋼的耐大氣腐蝕能力，在露天料場的高碳鋼就易銹蝕；此外，碳能增加鋼的冷脆性和時效敏感性。

軸承鋼又稱高碳鉻鋼，含碳量為1%左右，含鉻量為0.5%-1.65%。軸承鋼有高而均勻的硬度和耐磨性，以及高的彈性極限。對軸承鋼的化學(xué)成分的均勻性、非金屬夾雜物的含量和分布、碳化物的分布等要求都十分嚴(yán)格，是所有鋼鐵生產(chǎn)中要求Z嚴(yán)格的鋼種之一。

(來源：冶金技術(shù)網(wǎng)）