金属中各微量元素作用

第1页/共2页1.磷(P)：在一般情况下，磷是钢中有害元素，增加钢的冷脆性，使焊接性能变坏，降低塑性，使冷弯性能变坏。因此通常要求钢中含磷量小于0.045%，优质钢要求更低些。典型的例子是，容器、锅炉钢板S含量要求在0.025%,其为了提高钢材冲击功。使钢产生冷脆和降低钢的冲击韧性;但可改善钢的切削性能。2.硅(Si)：在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂，所以镇静钢含有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，用于电器工业做矽钢片。硅量增加，会降低钢的焊接性能。能增加钢的强度、弹性、耐热、耐酸性及电阻系数等。冶炼中的脱氧剂能增加钢的过热和脱碳敏感性。3.锰(Mm)：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%。在碳素钢中加入0.70%以上时就算“锰钢”，较一般钢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。锰量增高，减弱钢的抗腐蚀能力，降低焊接性能。如Q345（俗称锰钢）结构钢，就是利用Mn元素的这个作用的。能提高钢的强度和硬度及耐磨性。冶炼时的脱氧剂和脱硫剂。4.铬(Cr)：能增加钢的机械性能和耐磨性，可增大钢的淬火度和淬火后的变形能力。同时又可增加钢的硬度、弹性、抗磁力和抗强力，增加钢的耐蚀性和耐热性等。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。5.镍(Ni)：可以提高钢的强度、韧性、耐热性、防腐性、抗酸性、导磁性等。增加钢的淬透性及硬度。6.钒(V)：可赋于钢的一些特殊机械性能：如提高抗张强度和屈服点，明显提高钢的高温强度。7.钛(Ti)：可防止和减少钢中气泡的产生，提高钢的硬度、细化晶粒、降低钢的时效敏感性、冷脆性和腐蚀性。8.铜(Cu)：一般如P、S一样是残留有害元素。Cu的存在会降低钢的机械性能，破坏钢的焊接性能，会使钢在锻轧等加工时产生热脆性。钢中加入一定量的Cu，可提高钢的退火硬度，降低成本。若含Cu0.15～0.25%时，可使钢的耐大气腐蚀的性能。9.铝(Al)：(1)低碳结构钢中0.5～1%的Al有助于增加钢的硬度和强度;(2)铬钼钢和铬钢中含Al可增加其耐磨性;(3)高碳工具钢中Al的存在可使产生淬火脆性。第2页/共2页10.钨(W)：可提高钢的蠕变强度，又是钢中碳化物的强促进剂，每1%的W可提高钢的抗张强度和屈服点4×9.8N/cm²,并使其具有回火稳定性和高温强度。11.钼(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。还可以抑制合金钢由于火而引起的脆性。在工具钢中可提高红性。典型的例子CrMo合金钢一般都是热处理后交货，如螺栓材料40CrMoA。可增加钢的强度又不致降低钢的可塑性和韧性，同时又能使钢在高温下具有足够的强度，能改善钢的冷脆性和耐磨性等。12.钴(Co)：可以提高和改善钢的高温性能，增加其红硬性，提高钢的抗氧化性和耐蚀性能等。13.铌(Nb)：可使钢的晶粒细化，降低钢的过热敏感性及回火脆性;改善钢的焊接性能，提高耐热钢的强度和抗蚀性等。14.钽(Ta)：提高钢的质量及机械性能，提高合金的熔点、高温强度、碳化物及γ相的稳定性。15.锆(Zr):冶炼过程中的除氧、硫、磷剂，Zr、Hf能提高钢的强度与硬度，尤其是钢的持久强度及改善钢的焊接性能。16.稀土(Re):是很好的脱氧、脱硫剂。能消除或见减弱钢中许多有害元素的影响，改善钢的质量。在不锈耐热钢中加入Re可改善钢的热加工性能，结构钢中加入Re可提高其塑性及韧性。17.硼(B)：钢中的“维生素“。能成倍地增加淬火性;增加钢的硬度和抗张力;改善钢的焊接性能等。低碳钢中加入0.1～4.5%的B，有吸收中子的功能。18.钙(Ca)：可以提高钢的强度及切削性能。冶炼过程中的净化剂。(除氧、硫、磷等)。19.碳（C）：钢中含碳量增加，屈服点和抗拉强度升高，但塑性和冲击性降低，当碳量0.23%超过时，钢的焊接性能变坏，因此用于焊接的低合金结构钢，含碳量一般不超过0.20%。碳量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力，在露天料场的高碳钢就易锈蚀；此外，碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性。典型的例子是低碳钢、高碳钢、高碳钢力学性能变化。20.硫（S）：硫在通常情况下也是有害元素。使钢产生热脆性，降低钢的延展性和韧性，在锻造和轧制时造成裂纹。硫对焊接性能也不利，降低耐腐蚀性。所以通常要求硫含量小于0.055%，优质钢要求小于0.040%。在钢中加入0.08-0.20%的硫，可以改善切削加工性，通常称易切削钢。对焊接性也会产生不好影响。典型的例子是，R容器、锅炉钢板S含量要求在0.015%，消除热脆性，提高其焊接性能。