常见元素对钢性能的影响

1.碳 C

“

”

由于其对钢的性能的影响常被称为 控制者 。虽然碳本身不具有强度和硬

度，但是在固溶体中作为铁的碳化物 Fe

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C，碳是强度和硬度的首要控制元素。

碳的主要作用：在钢中随着含碳量的增加，可提高钢的强度、硬度和淬透

性；但降低塑性、韧性、磁性和导电性能。碳和钢中某些合金元素化合形成各种
碳化物，对钢的性能产生不同的影响。碳在一些钢中的含量范围：碳素钢
0.03~1.04%，高速工具钢 0.75~1.60%，热作工具钢 0.22~0.70%，冷作工具钢
0.45~2.85%.

2.锰 Mn
广泛用于熔态钢的脱氧和脱硫。它在钢中残留的量小于 1%。当锰在钢中的

含量超过 1%时，锰就是有意加入的合金元素。

锰的主要作用：提高钢的抗拉强度；适度提高钢的淬透性，并且既提高

韧性又提高加工性能；在含硫的钢中，锰使硫造成的热脆性和冷脆性减到最
小；含锰量高的钢，经冷加工或冲击后具有高的耐磨性，但有促使钢的晶粒
长大和增加第二类回火脆性的倾向。锰元素在结构钢、钢筋钢、弹簧钢中应用较
大。

锰在一些钢中的含量范围：碳素钢 0.25~0.65%，锰钢 1.6~1.9%，冷作工

具钢 0.30~2.50%，奥氏体铬-镍不锈钢 2.00~15.5%.

3.硅 Si
硅是铁素体形成元素。它既提高 A

1

温度又提高 A

3

温度。由于硅有石墨化的

作用，所以一般它在钢中与锰结合作为碳化物的稳定剂。为常用的脱氧剂。

硅的主要作用：在电工薄板钢中，硅提高磁导率和电阻率并允许获得非

常低的磁滞损失，硅在这些钢中的含量范围是 0.5~4.5%；硅使一些耐高温
钢抗氧化；硅与锰结合可提高淬透性、强度和冲击韧性；特别是经淬火、回火
后能提高钢的屈服极限和弹性极限；含硅量高的钢，其磁性和电阻均明显提
高，但硅有促进石墨化倾向，当钢中含碳量高的时候，影响更大；对钢还有
脱碳和存在第二类回火脆性倾向。硅元素在钢筋钢、弹簧钢和电工钢中应用较
多。含量较高时，对钢的焊接性不利，焊接时喷溅较严重，有损焊缝质量，并
导致冷脆；对高、中碳钢易产生石墨化。

普通钢中硅的含量范围在 0.17~0.37%。
铬是碳化物形成元素。它形成硬的碳化物 Cr

7

C

3

和 Cr

23

C

6

，另一方面还可以

与碳形成复合碳化物。所有这些碳化物都比初始的渗碳体硬。作为铁素体形成
元素，铬降低了 A

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温度并提高 A

3

温度，因此以 γ-相为代价稳定了 α-相。如果

在纯铁中加入大于 11%的铬，那么 γ-相会全部消失。

4.铬 Cr
铬的主要作用：在钢中含足够的碳时铬提高钢的硬度，含 1%碳的低铬钢

是非常硬的；在低碳钢中加入的铬能够提高强度但延展性有所降低；铬提高
钢的高温强度；铬提供中等淬透性；在高碳钢中，铬改善耐磨性能；当加入
大量的铬，直到 25%时，由于在钢的表面形成保护性的氧化物层而改善耐腐
蚀能力；与镍元素等配合能提高抗氧化性和钢的热强性，并进一步提高抗腐