元素

對鋼鐵性能的影響

H（氫(qing)）

H是一(yi)(yi)般(ban)鋼(gang)(gang)中(zhong)最(zui)有害的(de)元(yuan)素，鋼(gang)(gang)中(zhong)溶(rong)有氫(qing)會引起鋼(gang)(gang)的(de)氫(qing)脆(cui)、白點等缺陷(xian)。氫(qing)與(yu)氧、氮(dan)一(yi)(yi)樣，在(zai)(zai)固態(tai)鋼(gang)(gang)中(zhong)溶(rong)解度極小，在(zai)(zai)高溫時(shi)溶(rong)入鋼(gang)(gang)液，冷(leng)卻時(shi)來不及逸出(chu)而(er)積(ji)聚在(zai)(zai)組織中(zhong)形成高壓細微(wei)氣孔，使鋼(gang)(gang)的(de)塑性、韌度和疲勞(lao)強度急劇降低，嚴(yan)重時(shi)會造成裂紋、脆(cui)斷。“氫(qing)脆(cui)”主要出(chu)現在(zai)(zai)馬氏體鋼(gang)(gang)中(zhong)，在(zai)(zai)鐵(tie)氧體鋼(gang)(gang)中(zhong)不十(shi)分突出(chu)，一(yi)(yi)般(ban)與(yu)硬度和含(han)碳量一(yi)(yi)起增(zeng)加。

另(ling)一方(fang)面(mian)，H能提高鋼的磁導率，但也會使矯頑力(li)和鐵損增(zeng)(zeng)加（加H后矯頑力(li)可增(zeng)(zeng)大0.5～2倍）。

B（硼）

B在鋼中的(de)(de)主要作用(yong)是增加鋼的(de)(de)淬透(tou)性(xing)，從而節約其他較(jiao)稀貴的(de)(de)金屬，與鎳(nie)、鉻、鉬等(deng)。為了(le)這一(yi)目的(de)(de)，其含量一(yi)般規定在0.001%～0.005%范(fan)圍(wei)內。它可以(yi)(yi)代替(ti)1.6%的(de)(de)鎳(nie)、0.3%的(de)(de)鉻或0.2%的(de)(de)鉬，以(yi)(yi)硼代鉬應注意，因鉬能(neng)防止或降低回火脆性(xing)，而硼卻略有(you)促進回火脆性(xing)的(de)(de)傾向，所以(yi)(yi)不(bu)能(neng)用(yong)硼將鉬完全代替(ti)。 

中(zhong)碳(tan)(tan)碳(tan)(tan)素鋼(gang)中(zhong)加硼(peng)，由(you)于提高了淬透性(xing)，可使厚20mm以上的(de)(de)(de)鋼(gang)材(cai)調質(zhi)后(hou)性(xing)能大為改善，因此，可用(yong)40B和40MnB鋼(gang)代(dai)替40Cr，可用(yong)20Mn2TiB鋼(gang)代(dai)替20CrMnTi滲碳(tan)(tan)鋼(gang)。但由(you)于硼(peng)的(de)(de)(de)作(zuo)用(yong)隨鋼(gang)中(zhong)碳(tan)(tan)的(de)(de)(de)含(han)量的(de)(de)(de)增(zeng)加而減弱，甚至消失(shi)，在(zai)選用(yong)含(han)硼(peng)滲碳(tan)(tan)鋼(gang)時，必須(xu)考慮(lv)到零件(jian)滲碳(tan)(tan)后(hou)，滲碳(tan)(tan)層的(de)(de)(de)淬透性(xing)將(jiang)低于芯(xin)部的(de)(de)(de)淬透性(xing)的(de)(de)(de)這一特點。

彈(dan)簧(huang)鋼一般要(yao)求完(wan)全淬透，通常彈(dan)簧(huang)面積(ji)不(bu)大(da)，采(cai)用含硼(peng)鋼有(you)利。對高硅彈(dan)簧(huang)鋼硼(peng)的作用波動較(jiao)大(da)，不(bu)便采(cai)用。

硼(peng)和氮及氧有強的(de)親和力(li)，沸騰鋼中加(jia)入(ru)0.007%的(de)硼(peng)，可以消(xiao)除鋼的(de)時(shi)效現象(xiang)。

C（碳）

C是(shi)僅次于鐵的主要元(yuan)素，它直(zhi)接影響(xiang)鋼材的強度(du)、塑性、韌(ren)性和(he)焊接性能(neng)等。  

當(dang)鋼中含碳(tan)量在(zai)0.8%以下時(shi)，隨著含碳(tan)量的(de)增加(jia)，鋼材(cai)(cai)的(de)強(qiang)度和硬度提高，而塑性和韌性降(jiang)低；但當(dang)含碳(tan)量在(zai)1.0%以上(shang)時(shi)，隨著含碳(tan)量的(de)增加(jia)，鋼材(cai)(cai)的(de)強(qiang)度反而下降(jiang)。

隨著含碳(tan)量(liang)的(de)增加，鋼材的(de)焊接性(xing)能變(bian)差（含碳(tan)量(liang)大(da)于0.3%的(de)鋼材，可焊性(xing)顯(xian)著下降），冷脆性(xing)和時效敏(min)感性(xing)增大(da)，耐(nai)大(da)氣(qi)銹蝕(shi)性(xing)下降。

N（氮）

N對鋼(gang)材性(xing)能(neng)(neng)的(de)影響與碳(tan)、磷相似(si)，隨著氮含(han)量(liang)的(de)增(zeng)加，可使鋼(gang)材的(de)強度顯著提高，塑性(xing)特別是韌性(xing)也(ye)顯著降低，可焊性(xing)變差，冷(leng)脆(cui)(cui)性(xing)加劇；同(tong)時增(zeng)加時效傾向(xiang)及(ji)冷(leng)脆(cui)(cui)性(xing)和熱(re)脆(cui)(cui)性(xing)，損壞鋼(gang)的(de)焊接性(xing)能(neng)(neng)及(ji)冷(leng)彎性(xing)能(neng)(neng)。因此，應(ying)該盡量(liang)減小和限(xian)制鋼(gang)中的(de)含(han)氮量(liang)。一般規定(ding)氮含(han)量(liang)應(ying)不高于0.018%。

氮在鋁、鈮(ni)、釩等元素的(de)配(pei)合(he)(he)下可以減(jian)少(shao)(shao)其不(bu)(bu)利影響，改善(shan)鋼材(cai)性能，可作為低(di)合(he)(he)金鋼的(de)合(he)(he)金元素使用。有(you)些牌(pai)號的(de)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼，適當增(zeng)加N的(de)含量，可以減(jian)少(shao)(shao)Cr的(de)使用量，可以有(you)效降低(di)成本。

O（氧）

O在鋼中是有害元素。它是在煉鋼過程中自然進入鋼中的，盡管在煉鋼末期要加入錳、硅、鐵和鋁進行脫氧，但不可能除盡。鋼水凝固期間，溶液中氧和碳反應會生成一氧化碳，可以造成氣泡。氧在鋼中主要以FeO、MnO、SiO2、Al2O3等夾雜形式存在，使鋼的強度、塑性降低。尤其(qi)是對疲勞強(qiang)度(du)、沖擊韌性等有嚴重影(ying)響(xiang)。

氧會使硅鋼中鐵損增大，磁(ci)(ci)導率及磁(ci)(ci)感強度減弱(ruo)，磁(ci)(ci)時效作(zuo)用加劇。

Mg（鎂）

鎂能(neng)使鋼(gang)中夾雜物數量(liang)(liang)減(jian)(jian)少、尺寸減(jian)(jian)小、分布均勻(yun)、形態改善等。微量(liang)(liang)鎂能(neng)改善軸承(cheng)鋼(gang)的碳(tan)化(hua)(hua)物尺寸及(ji)分布，含(han)鎂軸承(cheng)鋼(gang)的碳(tan)化(hua)(hua)物顆粒細(xi)小均勻(yun)。當(dang)鎂含(han)量(liang)(liang)為0.002%～0.003% ,其抗(kang)拉強度和屈服強度增加5%以上，塑性基本(ben)保持不(bu)變(bian)。

Al（鋁）

鋁(lv)作為脫氧劑或合金(jin)化元素加入(ru)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)中(zhong)，鋁(lv)脫氧能力比硅、錳強得多。鋁(lv)在鋼(gang)(gang)(gang)(gang)中(zhong)的主要(yao)作用是細(xi)化晶粒、固定鋼(gang)(gang)(gang)(gang)中(zhong)的氮，從(cong)而顯著提高(gao)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的沖擊韌性，降(jiang)低冷(leng)脆傾向(xiang)和(he)時效(xiao)傾向(xiang)性。如D級(ji)碳素結構鋼(gang)(gang)(gang)(gang)要(yao)求鋼(gang)(gang)(gang)(gang)中(zhong)酸(suan)(suan)溶鋁(lv)含(han)量不小(xiao)于0.015%，深沖壓用冷(leng)軋(ya)薄鋼(gang)(gang)(gang)(gang)板08AL要(yao)求鋼(gang)(gang)(gang)(gang)中(zhong)酸(suan)(suan)溶鋁(lv)含(han)量為0.015%―0.065%。

鋁還可(ke)提高鋼的(de)抗腐蝕性能(neng)，特別(bie)是與鉬、銅、硅、鉻等元(yuan)素配合使用時，效果更(geng)好。

鉻鉬(mu)鋼(gang)和鉻鋼(gang)中含Al可增(zeng)加(jia)其耐磨性(xing)(xing)(xing)。高碳工具(ju)鋼(gang)中Al的存在可使產(chan)生淬火脆性(xing)(xing)(xing)。鋁的缺點是影響鋼(gang)的熱加(jia)工性(xing)(xing)(xing)能(neng)、焊接性(xing)(xing)(xing)能(neng)和切削加(jia)工性(xing)(xing)(xing)能(neng)。

Si（硅）

Si是(shi)煉鋼過程(cheng)(cheng)中重要的還原劑(ji)(ji)和(he)脫氧劑(ji)(ji)：對于(yu)碳(tan)鋼中的很多材質(zhi)來說，都含(han)有(you)0.5%以下的Si，這(zhe)些(xie)Si一(yi)般是(shi)由(you)于(yu)煉鋼過程(cheng)(cheng)中作(zuo)為還原劑(ji)(ji)和(he)脫氧劑(ji)(ji)而帶入的。

硅能溶于(yu)鐵素體和奧氏體中提(ti)(ti)高鋼(gang)(gang)的(de)硬度(du)(du)(du)和強度(du)(du)(du)，其作用僅(jin)次于(yu)磷，較錳、鎳、鉻(ge)、鎢、鉬、釩(fan)等元素強。但含硅量超過(guo)3%時(shi)，將(jiang)顯著降低鋼(gang)(gang)的(de)塑性和韌性。硅能提(ti)(ti)高鋼(gang)(gang)的(de)彈性極限、屈服強度(du)(du)(du)和屈服比（σs/σb），以及(ji)疲勞(lao)強度(du)(du)(du)和疲勞(lao)比（σ-1/σb）等。這是硅或硅錳鋼(gang)(gang)可作為(wei)彈簧鋼(gang)(gang)種的(de)緣故。

硅(gui)能(neng)降(jiang)低(di)(di)鋼的(de)(de)密度、熱導率(lv)和電導率(lv)。能(neng)促使(shi)鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)晶粒粗化，降(jiang)低(di)(di)矯頑力(li)。有(you)減(jian)小(xiao)晶體(ti)的(de)(de)各(ge)向異性傾(qing)向，使(shi)磁(ci)(ci)化容易，磁(ci)(ci)阻減(jian)小(xiao)，可用(yong)來(lai)生產電工用(yong)鋼，所以硅(gui)鋼片的(de)(de)磁(ci)(ci)阻滯損(sun)耗較(jiao)(jiao)低(di)(di)。硅(gui)能(neng)提高鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)的(de)(de)導磁(ci)(ci)率(lv)，使(shi)鋼片在較(jiao)(jiao)弱磁(ci)(ci)場下(xia)(xia)有(you)較(jiao)(jiao)高的(de)(de)磁(ci)(ci)感(gan)強度。但(dan)在強磁(ci)(ci)場下(xia)(xia)硅(gui)降(jiang)低(di)(di)鋼的(de)(de)磁(ci)(ci)感(gan)強度。硅(gui)因有(you)強的(de)(de)脫氧力(li)，從而減(jian)少了鐵(tie)(tie)的(de)(de)磁(ci)(ci)時效作用(yong)。

 含(han)硅的鋼(gang)在(zai)氧化氣氛中加熱時，表面將形(xing)成一層SiO2薄膜，從而(er)提(ti)高鋼(gang)在(zai)高溫(wen)時的抗氧化性。

硅能促使鑄(zhu)鋼(gang)中(zhong)的(de)柱狀晶(jing)成長，降(jiang)低塑性。硅鋼(gang)若加熱時冷(leng)卻(que)較快(kuai)，由于熱導率低，鋼(gang)的(de)內部(bu)和外部(bu)溫差較大，因而斷裂。

硅(gui)能(neng)降低鋼(gang)的焊接(jie)(jie)性(xing)能(neng)。因(yin)為與氧的結合(he)能(neng)力硅(gui)比鐵(tie)強，在(zai)(zai)(zai)焊接(jie)(jie)時(shi)容易(yi)生成低熔點的硅(gui)酸鹽，增加熔渣(zha)和(he)融化金(jin)屬的流動性(xing)，引起噴濺現象，影響焊接(jie)(jie)質量(liang)。硅(gui)是良好的脫氧劑。用(yong)鋁(lv)脫氧時(shi)酌情加一定量(liang)的硅(gui)，能(neng)顯著提高(gao)率(lv)的脫氧性(xing)。硅(gui)在(zai)(zai)(zai)鋼(gang)中本來(lai)就有一定的殘存，這是由于(yu)煉(lian)鐵(tie)煉(lian)鋼(gang)時(shi)作為原料帶入(ru)的。在(zai)(zai)(zai)沸騰鋼(gang)中，硅(gui)限制(zhi)在(zai)(zai)(zai)<0.07%，有意(yi)加入(ru)時(shi)，則(ze)在(zai)(zai)(zai)煉(lian)鋼(gang)時(shi)加入(ru)硅(gui)鐵(tie)合(he)金(jin)。

P（磷）

P是由礦石帶入鋼(gang)(gang)(gang)中的，一般說磷也(ye)是有害元素。磷雖能使鋼(gang)(gang)(gang)材(cai)的強(qiang)度、硬度增(zeng)高(gao)，但引起塑性、沖擊韌性顯(xian)著(zhu)降(jiang)低。特別(bie)是在(zai)低溫時(shi)，它使鋼(gang)(gang)(gang)材(cai)顯(xian)著(zhu)變脆，這種現象稱"冷(leng)(leng)(leng)脆"。冷(leng)(leng)(leng)脆使鋼(gang)(gang)(gang)材(cai)的冷(leng)(leng)(leng)加工及焊(han)接性變壞(huai)，含(han)磷愈高(gao)，冷(leng)(leng)(leng)脆性愈大，故鋼(gang)(gang)(gang)中對(dui)含(han)磷量控制較嚴。高(gao)級優(you)(you)質鋼(gang)(gang)(gang)：P＜0.025%；優(you)(you)質鋼(gang)(gang)(gang)：P＜0.04%；普通鋼(gang)(gang)(gang)：P＜0.085%。

P的固溶(rong)強化(hua)及冷作(zuo)硬化(hua)作(zuo)用(yong)很好，與銅聯(lian)合使用(yong)，提高(gao)低合金(jin)高(gao)強度鋼(gang)的耐大氣腐蝕性能(neng)，但降低其冷沖壓性能(neng)，與硫(liu)、錳聯(lian)合使用(yong)，改善切削性，增加回(hui)火脆性及冷脆敏感性。

磷(lin)可提高(gao)比(bi)電(dian)阻，且由于容易粗晶而可使矯頑力和渦流損失(shi)降低，于磁感而言(yan)，則在(zai)弱中磁場(chang)下(xia)磷(lin)含(han)量高(gao)的鋼(gang)磁感會(hui)提高(gao)，含(han)P硅鋼(gang)的熱加工也并不(bu)困難，但由于它會(hui)使硅鋼(gang)具冷(leng)脆性，含(han)量≯0.15%（如冷(leng)軋(ya)電(dian)機用硅鋼(gang)含(han)P=0.07～0.10%）。

磷是強化鐵素體作用最強的(de)元素。（P對硅(gui)鋼再(zai)結晶(jing)溫度和晶(jing)粒長大的(de)影響將超過同等硅(gui)含量作用的(de)4～5倍。）

S（硫）

硫(liu)來源(yuan)于(yu)煉鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)礦石與燃(ran)料焦炭。它是(shi)鋼(gang)(gang)(gang)中的(de)(de)一(yi)種有害元素。硫(liu)以(yi)硫(liu)化(hua)(hua)鐵(FeS)的(de)(de)形態存在(zai)于(yu)鋼(gang)(gang)(gang)中，FeS和(he)(he)Fe形成(cheng)(cheng)低(di)熔點(985℃)化(hua)(hua)合物。而(er)鋼(gang)(gang)(gang)材(cai)的(de)(de)熱加工溫度一(yi)般在(zai)1150～1200℃以(yi)上，所以(yi)當鋼(gang)(gang)(gang)材(cai)熱加工時，由于(yu)FeS化(hua)(hua)合物的(de)(de)過(guo)早熔化(hua)(hua)而(er)導致工件(jian)開裂(lie)，這種現象(xiang)稱為“熱脆”。降(jiang)低(di)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)延展性和(he)(he)韌性，在(zai)鍛造和(he)(he)軋制時造成(cheng)(cheng)裂(lie)紋(wen)。硫(liu)對焊(han)接性能(neng)也不利，降(jiang)低(di)耐腐蝕(shi)性。高級優(you)質(zhi)鋼(gang)(gang)(gang)：S＜0.02%～0.03%；優(you)質(zhi)鋼(gang)(gang)(gang)：S＜0.03%～0.045%；普(pu)通鋼(gang)(gang)(gang)：S＜0.055%～0.7%以(yi)下。

由于(yu)其切屑發脆而可(ke)得到非常(chang)光澤的表面，所以可(ke)用于(yu)制(zhi)要(yao)求負(fu)荷不大而具高(gao)表面光潔度的鋼(gang)制(zhi)件（名為快削鋼(gang)），（如Cr14）有意加(jia)進少量(liang)的硫(liu)(liu)（=0.2～0.4%）。 某些高(gao)速鋼(gang)工具鋼(gang)進行硫(liu)(liu)化表面。

K/Na（鉀/鈉(na)）

鉀/鈉可作為變質(zhi)劑使白口鐵中(zhong)碳(tan)化(hua)(hua)物團球(qiu)化(hua)(hua)，使白口鐵（以及萊氏(shi)體鋼(gang)）)在保持原有硬度的(de)條件下, 韌(ren)性提高二(er)倍以上(shang)；使球(qiu)墨鑄鐵的(de)組(zu)織(zhi)細化(hua)(hua)、蠕鐵的(de)處理過程穩定化(hua)(hua)；是強(qiang)烈的(de)促進奧氏(shi)體化(hua)(hua)的(de)元素，例如，它可使奧氏(shi)體錳(meng)(meng)鋼(gang)的(de)錳(meng)(meng)/碳(tan)比從10:1~13:1降至4:1~5:1。

Ca（鈣）

鋼中加鈣能細化晶粒，部分脫硫，并改變非金屬夾雜物的成分、數量和形態。與鋼中加稀土的(de)作用基本相似(si)。

改善鋼的耐蝕(shi)性(xing)(xing)(xing)、耐磨(mo)性(xing)(xing)(xing)、耐高溫(wen)和低溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能；提高了鋼的沖擊韌性(xing)(xing)(xing)、疲勞強(qiang)度、塑(su)性(xing)(xing)(xing)和焊接性(xing)(xing)(xing)能；增加了鋼的冷(leng)鐓性(xing)(xing)(xing)、防震性(xing)(xing)(xing)、硬(ying)度和接觸持久強(qiang)度。

鑄鋼中(zhong)加(jia)鈣使鋼水(shui)流動(dong)性(xing)大為提高；鑄件(jian)(jian)表面光(guang)潔度得到(dao)改善, 鑄件(jian)(jian)中(zhong)組織的各向異性(xing)得以消除(chu)；其鑄造性(xing)能、抗熱裂性(xing)能、機(ji)械性(xing)能和切削加(jia)工性(xing)能均有不同程度的增加(jia)。

鋼中加鈣(gai)能改(gai)善抗氫致裂紋(wen)性能和抗層(ceng)狀撕裂性能，可(ke)延長設(she)備(bei)、工具的使用

壽命。鈣加入母合金中可用作脫氧劑和孕育劑，并起微合金化作用。

Ti（鈦）

鈦和氮(dan)、氧、碳(tan)都有(you)極強的親和力，與硫(liu)的親和力比鐵強，是一種良(liang)好的脫氧去氣劑和固(gu)定氮(dan)和碳(tan)的有(you)效元素(su)。鈦雖(sui)然(ran)是強碳(tan)化(hua)物(wu)形成元素(su)，但不和其他元素(su)聯合形成復(fu)合化(hua)合物(wu)。碳(tan)化(hua)鈦結(jie)合力強，穩定，不易分解，在(zai)鋼中只有(you)加熱到1000℃以上才能緩慢(man)地溶入固(gu)溶體中。

在未溶入之前，碳(tan)化鈦(tai)(tai)微粒有(you)阻止晶粒長大的(de)作用。由(you)于鈦(tai)(tai)和(he)碳(tan)之間(jian)的(de)親(qin)和(he)力遠大于鉻和(he)碳(tan)之間(jian)的(de)親(qin)和(he)力，在不銹鋼中常用鈦(tai)(tai)來固定其(qi)中的(de)碳(tan)以消除鉻在晶界處的(de)貧(pin)化，從而消除或減輕鋼的(de)晶間(jian)腐蝕。

鈦也是強鐵氧體(ti)形(xing)成(cheng)(cheng)元素(su)之一(yi)，強烈的(de)提高了(le)鋼的(de)A1和(he)A3溫度。鈦在(zai)普通低合金鋼中能提高塑性(xing)和(he)韌(ren)性(xing)。由于鈦固定了(le)氮和(he)硫并(bing)形(xing)成(cheng)(cheng)碳化(hua)(hua)鈦，提高了(le)鋼的(de)強度。經正(zheng)火使晶粒細化(hua)(hua)，析(xi)出形(xing)成(cheng)(cheng)碳化(hua)(hua)物(wu)可使鋼的(de)塑性(xing)和(he)沖擊韌(ren)性(xing)得(de)到顯(xian)著改善，含(han)鈦的(de)合金結構鋼，有良好(hao)的(de)力學性(xing)能和(he)工藝(yi)性(xing)能，主要缺點是淬(cui)透性(xing)稍差。

 在高(gao)鉻不(bu)銹鋼中通常需加入約5倍碳(tan)含量的(de)鈦，不(bu)但能(neng)提高(gao)鋼的(de)抗蝕(shi)性（主要是抗晶間腐(fu)蝕(shi)）和韌性；還能(neng)組織(zhi)鋼在高(gao)溫時的(de)晶粒長大傾向和改(gai)善鋼的(de)焊接(jie)性能(neng)。

V（釩）

釩和(he)碳(tan)(tan)、氨(an)、氧有(you)極強的(de)(de)(de)親和(he)力，與之形(xing)成相應的(de)(de)(de)穩(wen)定化合物。釩在鋼(gang)(gang)(gang)中(zhong)主要以碳(tan)(tan)化物的(de)(de)(de)形(xing)式存(cun)在。其主要作用是細(xi)化鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)組(zu)織和(he)晶粒，降低(di)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)強度和(he)韌性(xing)。當在高溫溶(rong)入固溶(rong)體時(shi)，增加淬透(tou)性(xing)；反之，如以碳(tan)(tan)化物形(xing)式存(cun)在時(shi)，降低(di)淬透(tou)性(xing)。釩增加淬火(huo)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)回火(huo)穩(wen)定性(xing)，并產生二次硬化效應。鋼(gang)(gang)(gang)中(zhong)的(de)(de)(de)含釩量，除高速工(gong)具鋼(gang)(gang)(gang)外，一般均不大于(yu)0.5%。

釩在(zai)普通低(di)碳合(he)金鋼中能(neng)細(xi)化(hua)晶粒，提高正火后的強度和屈服比及低(di)溫特(te)性，改善鋼的焊接性能(neng)。

釩(fan)在合金結構鋼中(zhong)(zhong)由于在一般(ban)熱處(chu)理條件下會降低(di)淬(cui)(cui)透性，故在結構鋼中(zhong)(zhong)常(chang)和(he)錳、鉻(ge)、鉬(mu)以及(ji)鎢等元(yuan)素聯合使用。釩(fan)在調(diao)質鋼中(zhong)(zhong)主要是提高鋼的(de)強度和(he)屈服比，細化晶粒，撿的(de)過熱敏感性。在滲(shen)碳鋼中(zhong)(zhong)因能細化晶粒，可使鋼在滲(shen)碳后直(zhi)接淬(cui)(cui)火，不需(xu)二次淬(cui)(cui)火。

釩在彈(dan)簧鋼和軸承(cheng)鋼中(zhong)能(neng)提(ti)(ti)高強度(du)和屈服(fu)比，特別是提(ti)(ti)高比例(li)極限和彈(dan)性(xing)極限，降(jiang)低熱處(chu)理時脫碳敏感性(xing)，從而(er)提(ti)(ti)高了(le)表(biao)面(mian)質量。五(wu)鉻含釩的軸承(cheng)鋼，碳化彌(mi)散(san)度(du)高，使用性(xing)能(neng)良好。

釩在工(gong)具(ju)鋼中細化(hua)晶粒，降(jiang)低(di)過(guo)熱敏感性，增(zeng)加回(hui)火穩定性和(he)耐磨性，從而延長了(le)工(gong)具(ju)的使用壽命(ming)。

Cr（鉻(ge)）

鉻(ge)能增加鋼(gang)的(de)(de)(de)淬透性(xing)(xing)并有二次硬(ying)化(hua)的(de)(de)(de)作用，可提高碳鋼(gang)的(de)(de)(de)硬(ying)度和耐(nai)磨(mo)性(xing)(xing)而不(bu)使鋼(gang)變脆(cui)。含量超過12%時，使鋼(gang)有良好的(de)(de)(de)高溫抗(kang)氧化(hua)性(xing)(xing)和耐(nai)氧化(hua)性(xing)(xing)腐(fu)蝕的(de)(de)(de)作用，還增加鋼(gang)的(de)(de)(de)熱強(qiang)性(xing)(xing)。鉻(ge)為(wei)不(bu)銹鋼(gang)耐(nai)酸(suan)鋼(gang)及耐(nai)熱鋼(gang)的(de)(de)(de)主要合金元素。

鉻能提高碳素鋼軋制狀態的強度和硬度，降低(di)伸長率和斷(duan)面收(shou)縮率。當鉻含量(liang)超(chao)過15%時，強度和硬度將下降，伸長率和斷(duan)面收(shou)縮率則(ze)相(xiang)應地有所提高。含鉻鋼的零件經研磨容(rong)易獲(huo)得較高的表面加工質量(liang)。

鉻(ge)在調(diao)質(zhi)結構中的(de)主要(yao)作用是提高(gao)淬(cui)透性，使鋼經(jing)淬(cui)火回火后具有(you)較好(hao)的(de)綜合力學性能，在滲碳鋼中還(huan)可(ke)以形成含(han)鉻(ge)的(de)碳化物，從而提高(gao)材(cai)料表面的(de)耐磨性。

含鉻的(de)彈簧鋼(gang)在熱處理時(shi)不易(yi)脫碳。鉻能(neng)提高工具鋼(gang)的(de)耐磨性(xing)、硬(ying)度(du)和紅硬(ying)性(xing)，有良好的(de)回火穩定性(xing)。在電(dian)熱合金中，鉻能(neng)提高合金的(de)抗氧(yang)化性(xing)、電(dian)阻和強度(du)。

Mn（錳）

Mn能提高(gao)鋼(gang)(gang)(gang)材強(qiang)度(du)：由于(yu)Mn價格相對便(bian)宜，且(qie)能與Fe無限固溶，在提高(gao)鋼(gang)(gang)(gang)材強(qiang)度(du)的(de)(de)(de)(de)同時，對塑性的(de)(de)(de)(de)影響(xiang)相對較小。因(yin)此，錳被廣泛用于(yu)鋼(gang)(gang)(gang)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)強(qiang)化元素。可(ke)以說，基(ji)本(ben)上(shang)所(suo)有(you)碳鋼(gang)(gang)(gang)中(zhong)，都含(han)有(you)Mn。我們常(chang)見的(de)(de)(de)(de)沖(chong)壓軟鋼(gang)(gang)(gang)，雙相鋼(gang)(gang)(gang)(DP鋼(gang)(gang)(gang))，相變(bian)誘導塑性鋼(gang)(gang)(gang)(TR鋼(gang)(gang)(gang))，馬(ma)氏(shi)體鋼(gang)(gang)(gang)(MS鋼(gang)(gang)(gang))，都含(han)有(you)錳元素。一般，軟鋼(gang)(gang)(gang)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)Mn含(han)量(liang)(liang)不(bu)會超過0.5%；高(gao)強(qiang)鋼(gang)(gang)(gang)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)Mn含(han)量(liang)(liang)會隨著強(qiang)度(du)級別的(de)(de)(de)(de)升(sheng)高(gao)而升(sheng)高(gao)，例如(ru)馬(ma)氏(shi)體鋼(gang)(gang)(gang)，錳含(han)量(liang)(liang)可(ke)高(gao)達3%。

Mn提高鋼(gang)(gang)的淬透性，改(gai)善(shan)鋼(gang)(gang)的熱加(jia)工(gong)性能：比較典型的例子(zi)是40Mn和40號(hao)鋼(gang)(gang)。

Mn能消除S（硫）的影響：Mn在(zai)鋼鐵(tie)冶煉(lian)中可與S形成高熔點的MnS，進(jin)而消弱和消除S的不良影響。

但是(shi)(shi)，Mn的(de)含(han)量(liang)(liang)(liang)也(ye)是(shi)(shi)一把雙刃(ren)劍。Mn含(han)量(liang)(liang)(liang)并(bing)不是(shi)(shi)越(yue)高(gao)越(yue)好(hao)。錳含(han)量(liang)(liang)(liang)的(de)增(zeng)高(gao)，會降低(di)鋼的(de)塑性以及(ji)焊接性能。

Co（鈷）

鈷多用于特殊的(de)鋼和合(he)金(jin)中(zhong)(zhong)，含鈷的(de)高(gao)速(su)鋼有高(gao)的(de)高(gao)溫(wen)硬(ying)度，與鉬同時(shi)(shi)加入馬氏體時(shi)(shi)效鋼中(zhong)(zhong)可(ke)以獲得超(chao)高(gao)硬(ying)度和良(liang)好綜(zong)合(he)力學性(xing)能(neng)。此外，鈷在(zai)熱強鋼和磁性(xing)材料(liao)中(zhong)(zhong)也(ye)是重要(yao)的(de)合(he)金(jin)元素。

鈷(gu)降低鋼(gang)(gang)(gang)的淬透性(xing)，因此，單獨加(jia)入(ru)碳(tan)素(su)鋼(gang)(gang)(gang)中會降低調質后(hou)的綜合(he)力學(xue)性(xing)能(neng)(neng)。鈷(gu)能(neng)(neng)強化鐵素(su)體，加(jia)入(ru)碳(tan)素(su)鋼(gang)(gang)(gang)中，在退火或正火狀態(tai)下能(neng)(neng)提高鋼(gang)(gang)(gang)的硬(ying)度、屈服點(dian)和抗(kang)拉強度，對伸長率和斷(duan)面(mian)收縮率有不利的影響，沖擊韌性(xing)也隨著鈷(gu)含量的增加(jia)而(er)降低。由(you)于鈷(gu)具有抗(kang)氧化性(xing)能(neng)(neng)，在耐(nai)熱(re)鋼(gang)(gang)(gang)和耐(nai)熱(re)合(he)金(jin)中得到應用。鈷(gu)基合(he)金(jin)燃氣渦輪中更顯示了它特有的作用。

Ni（鎳）

鎳的(de)有益作(zuo)用是：高(gao)(gao)的(de)強度(du)、高(gao)(gao)的(de)韌性和(he)良好的(de)淬透(tou)性、高(gao)(gao)電阻、高(gao)(gao)的(de)耐腐蝕性。

 一方(fang)面(mian)既強(qiang)烈提高(gao)(gao)鋼(gang)的(de)(de)(de)強(qiang)度(du)，另方(fang)面(mian)又(you)始終使鐵的(de)(de)(de)韌性保持(chi)極高(gao)(gao)的(de)(de)(de)水平。其變(bian)脆溫度(du)則極低(di)。（當鎳(nie)＜0.3%時(shi)，其變(bian)脆溫度(du)即達‐100℃以(yi)下(xia)，當Ni量增高(gao)(gao)時(shi)，約(yue)4～5%，其變(bian)脆溫度(du)競可(ke)降(jiang)至(zhi)‐180℃。所以(yi)能同時(shi)提高(gao)(gao)淬火結構鋼(gang)的(de)(de)(de)強(qiang)度(du)和塑(su)性。含(han)(han)Ni=3.5%，無Cr鋼(gang)可(ke)空淬，含(han)(han)Ni=8%的(de)(de)(de)Cr鋼(gang)在很小冷(leng)速下(xia)也(ye)可(ke)轉變(bian)為M體。

Ni的(de)(de)晶格(ge)常數與(yu)γ‐鐵相近(jin)，所以(yi)可成連續(xu)固溶體。這就有利于提高鋼的(de)(de)淬(cui)硬性(xing)(xing)，Ni可降低臨界點(dian)并增加奧氏體的(de)(de)穩定(ding)性(xing)(xing)，所以(yi)其淬(cui)火溫度可降低，淬(cui)透(tou)性(xing)(xing)好。一般大斷面(mian)的(de)(de)厚重件(jian)都用加Ni鋼。當(dang)它同Cr、W或(huo)Cr、Mo結合的(de)(de)時(shi)候，淬(cui)透(tou)性(xing)(xing)尤可增高。鎳鉬鋼還具(ju)有很高的(de)(de)疲(pi)勞(lao)極限。（Ni鋼有良好的(de)(de)耐熱疲(pi)勞(lao)性(xing)(xing)，工作在(zai)冷熱反復。σ、αk高）

在不銹鋼(gang)中用Ni，是為了使(shi)鋼(gang)具(ju)有均勻的A體組(zu)織，以(yi)改善耐蝕性(xing)。有Ni鋼(gang)一(yi)般不易過熱，所以(yi)它可阻止高溫時(shi)晶粒的增長，仍可保持細晶粒組(zu)織。

Cu（銅）

銅(tong)在鋼中(zhong)的突出作用是改(gai)善普(pu)通低合金鋼的抗大氣腐蝕性能(neng)，特別是和磷配合使用時(shi)，加(jia)入銅(tong)還能(neng)提高鋼的強度和屈服比，而對(dui)焊(han)接性能(neng)沒(mei)有(you)不利(li)的影響(xiang)。含銅(tong)0.20%～0.50%的鋼軌鋼（U-Cu），除耐磨(mo)外其耐腐蝕壽命為一般碳素鋼軌的2-5倍。

銅含量(liang)超過0.75%時，經(jing)固溶處理(li)和時效后，可產生(sheng)時效強化作用。含量(liang)低時，其作用與鎳(nie)相似，但較弱(ruo)。含量(liang)較高(gao)時，對(dui)熱變形加工不(bu)(bu)利，在(zai)熱變形加工時導致銅脆(cui)現象。2%～3%銅在(zai)奧氏體不(bu)(bu)銹鋼中可以對(dui)硫酸、磷酸及鹽酸等抗腐蝕性能(neng)及對(dui)應力腐蝕的(de)穩定(ding)性。

Ga（鎵(jia)）

鎵(jia)(jia)(jia)在鋼中(zhong)是(shi)封閉γ區的(de)元素(su)(su)。微(wei)量(liang)鎵(jia)(jia)(jia)易(yi)固溶(rong)于(yu)鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)中(zhong)，形成代位式固溶(rong)體(ti)(ti)(ti)。它(ta)不是(shi)碳(tan)化物形成元素(su)(su)，同時也不形成氧(yang)化物、氮化物、硫化物。在γ+a兩相(xiang)區時，微(wei)量(liang)鎵(jia)(jia)(jia)易(yi)于(yu)從奧氏體(ti)(ti)(ti)向鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)擴散，它(ta)在鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)中(zhong)濃度高(gao)。微(wei)量(liang)鎵(jia)(jia)(jia)對鋼的(de)力(li)學性(xing)能的(de)影響主(zhu)要是(shi)固溶(rong)強(qiang)化。鎵(jia)(jia)(jia)對鋼的(de)耐腐蝕性(xing)有很小的(de)改善作用。

As（砷）

礦石中(zhong)(zhong)(zhong)的砷在燒結過程中(zhong)(zhong)(zhong)只能(neng)除去一部(bu)分,也(ye)可以用(yong)氯化焙燒方法去除，砷在高爐冶煉過程中(zhong)(zhong)(zhong)全部(bu)還(huan)原進入生(sheng)鐵中(zhong)(zhong)(zhong)，鋼中(zhong)(zhong)(zhong)含(han)砷大于0.1%以上(shang)時，使鋼增加(jia)脆(cui)性(xing)并使焊接性(xing)能(neng)變壞(huai)。應控制礦石中(zhong)(zhong)(zhong)砷含(han)量(liang)，要求礦石中(zhong)(zhong)(zhong)含(han)砷量(liang)不應超過0.07%。

砷有提高(gao)低碳(tan)圓鋼屈服點(dian)σs、抗(kang)拉強度(du)σb 和降低延伸率δ5的(de)(de)傾向，降低普碳(tan)圓鋼常溫(wen)沖擊韌性(xing)Akv的(de)(de)作用較明(ming)顯(xian)。

Se（硒）

硒可(ke)以改善碳素鋼、不銹鋼和銅的切削加工性(xing)能，零件表面光潔。

高(gao)磁感取向硅鋼(gang)中常以MnSe2作(zuo)(zuo)抑(yi)(yi)制(zhi)劑，MnSe2有(you)益(yi)夾雜要比 MnS 有(you)益(yi)夾雜對初次再結(jie)晶(jing)晶(jing)粒(li)長大(da)的抑(yi)(yi)制(zhi)作(zuo)(zuo)用(yong)更強、更有(you)利(li)于促進(jin)二次再結(jie)晶(jing)晶(jing)粒(li)擇優長大(da)，從而(er)可獲得(de)高(gao)取向（110）[001]織構。

Zr（鋯）

鋯(gao)是強碳化(hua)(hua)物形成元素，它在(zai)鋼(gang)中的(de)作用(yong)與(yu)鈮、鉭、釩相似。加入少量鋯(gao)有脫氣、凈(jing)化(hua)(hua)和細化(hua)(hua)晶粒(li)作用(yong)，有利于鋼(gang)的(de)低(di)溫性(xing)能(neng)，改善沖壓性(xing)能(neng)，它常用(yong)于制(zhi)造(zao)燃氣發動(dong)機和彈道導(dao)彈結構(gou)使用(yong)的(de)超(chao)高(gao)強度(du)鋼(gang)和鎳(nie)基高(gao)溫合(he)金(jin)中。

Nb（鈮(ni)）

鈮常和鉭共生，它(ta)們在(zai)(zai)鋼(gang)(gang)(gang)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)作(zuo)(zuo)(zuo)用(yong)(yong)相近。鈮和(he)鉭部分溶(rong)入固(gu)(gu)溶(rong)體，起固(gu)(gu)溶(rong)強(qiang)(qiang)化(hua)(hua)(hua)作(zuo)(zuo)(zuo)用(yong)(yong)。溶(rong)入奧氏(shi)體時(shi)顯著提高(gao)(gao)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)淬透(tou)性(xing)(xing)。但以(yi)碳化(hua)(hua)(hua)物和(he)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)物微粒形(xing)式存在(zai)(zai)時(shi)，細化(hua)(hua)(hua)晶粒并降低鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)淬透(tou)性(xing)(xing)。它(ta)能(neng)(neng)(neng)增加(jia)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)回火穩定(ding)性(xing)(xing)，有(you)二次硬(ying)化(hua)(hua)(hua)作(zuo)(zuo)(zuo)用(yong)(yong)。微量(liang)鈮可(ke)以(yi)在(zai)(zai)不影響鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)塑性(xing)(xing)或韌(ren)性(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)情況下提高(gao)(gao)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)強(qiang)(qiang)度。由于(yu)有(you)細化(hua)(hua)(hua)晶粒的(de)(de)(de)(de)作(zuo)(zuo)(zuo)用(yong)(yong)，能(neng)(neng)(neng)提高(gao)(gao)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)沖(chong)擊(ji)韌(ren)性(xing)(xing)并降低其脆性(xing)(xing)轉變溫度。當含量(liang)大(da)于(yu)碳的(de)(de)(de)(de)8倍時(shi)，幾乎(hu)可(ke)以(yi)固(gu)(gu)定(ding)鋼(gang)(gang)(gang)中(zhong)所有(you)的(de)(de)(de)(de)碳，使(shi)鋼(gang)(gang)(gang)具有(you)良好的(de)(de)(de)(de)抗氫性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。在(zai)(zai)奧氏(shi)體鋼(gang)(gang)(gang)中(zhong)可(ke)以(yi)防止(zhi)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)介(jie)質(zhi)對鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)晶間腐蝕。由于(yu)固(gu)(gu)定(ding)碳和(he)沉淀(dian)硬(ying)化(hua)(hua)(hua)作(zuo)(zuo)(zuo)用(yong)(yong)，能(neng)(neng)(neng)提高(gao)(gao)熱強(qiang)(qiang)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)，如蠕(ru)變強(qiang)(qiang)度等。

鈮在(zai)(zai)建筑用普(pu)通低(di)合金鋼(gang)中能(neng)提(ti)高(gao)屈(qu)服強度和(he)沖擊韌性，降低(di)脆性轉變溫(wen)度有益焊接性能(neng)。在(zai)(zai)滲碳(tan)及(ji)調質合金結(jie)構鋼(gang)中在(zai)(zai)增(zeng)加(jia)淬透性的(de)(de)同(tong)時。提(ti)高(gao)鋼(gang)的(de)(de)韌性和(he)低(di)溫(wen)性能(neng)。能(neng)降低(di)低(di)碳(tan)馬氏體耐(nai)熱不銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)空氣(qi)硬化性，避免硬化回火脆性，提(ti)高(gao)蠕變強度。

Mo（鉬(mu)）

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

 在調(diao)質鋼(gang)中(zhong)，鉬能使(shi)較大斷(duan)面的零(ling)件(jian)淬深、淬透，提(ti)高鋼(gang)的抗回火性(xing)或回火穩定性(xing)，使(shi)零(ling)件(jian)可以(yi)在較高溫度下回火，從而更有效地消除（或降低）殘余應力，提(ti)高塑性(xing)。

在(zai)(zai)滲碳(tan)鋼中(zhong)鉬除了具(ju)有上(shang)述(shu)作用(yong)外，還能在(zai)(zai)滲碳(tan)層(ceng)中(zhong)降低(di)碳(tan)化物在(zai)(zai)晶界上(shang)形成連(lian)續網狀的傾(qing)向，減少滲碳(tan)層(ceng)中(zhong)殘留的奧(ao)氏體，相對(dui)地增(zeng)加了表面層(ceng)的耐磨(mo)性。

在鍛模鋼中，鉬還能保持鋼有比(bi)較穩定的硬度，增(zeng)加(jia)對變(bian)形。開(kai)裂和(he)磨(mo)損等的抗力。

在不銹耐酸鋼中，鉬能進一步提高對有(you)機酸(suan)(suan)（如蟻酸(suan)(suan)、醋(cu)酸(suan)(suan)、草酸(suan)(suan)等(deng)）以及(ji)過氧(yang)化氫、硫酸(suan)(suan)、亞硫酸(suan)(suan)、硫酸(suan)(suan)鹽、酸(suan)(suan)性染料、漂白粉液(ye)等(deng)的(de)抗(kang)蝕性。特別是由于(yu)鉬(mu)的(de)加(jia)入，防止了氯離(li)子的(de)存在所產生的(de)點腐蝕傾(qing)向(xiang)。含1%左右鉬(mu)的(de)W12Cr4V4Mo高速鋼具有(you)耐磨性、回火硬(ying)度(du)和紅硬(ying)性等(deng)。