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碳含量在鋼材中的作用

碳是鋼鐵材料的主要合金元素，因此鋼鐵材料也可以稱為鐵碳合金。碳在鋼材中的主要作用是：

1.形成固溶體組織，提高鋼的強(qiáng)度，如鐵素體、奧氏體組織，都溶解有碳元素；

2.形成碳化物組織，可提高鋼的硬度及耐磨性。如滲碳體，即Fe3C，就是碳化物組織。

因此，碳在鋼材中，含碳量越高，鋼的強(qiáng)度、硬度就越高，但塑性、韌性也會(huì)隨之降低；反之，含碳量越低，鋼的塑性、韌性越高，其強(qiáng)度、硬度也會(huì)隨之降低。

因此，含碳量的高低決定了鋼材的用途：低碳鋼（含碳量＜0.25%），一般用作型材及沖壓材料；中碳鋼（含碳量＜0.6%），一般用作機(jī)械零件；高碳鋼（含碳量＞0.7%），一般用作工具、刀具及模具等。

C、Mn、Si、S、P、Cr、Mo元素在鋼中的作用和熱處理時(shí)的影響

1、碳（C）：鋼中碳含量增加，屈服點(diǎn)和抗拉強(qiáng)度增加，但塑性和抗沖擊性下降。當(dāng)碳含量超過0.23％時(shí)，鋼的可焊性劣化，因此用于焊接。對(duì)于低合金結(jié)構(gòu)鋼，碳含量通常不超過0.20％。

高碳含量也降低了鋼的耐大氣腐蝕性。露天堆場的高碳鋼容易腐蝕;此外，碳可以增加鋼的冷脆性和年齡敏感性。典型的例子是低碳鋼，高碳鋼和高碳鋼的機(jī)械性能的變化。

2、錳（Mn）：錳是一種良好的脫氧劑和脫硫劑。鋼一般含有一定量的錳，可以消除或減少由硫引起的鋼的熱脆性，從而提高鋼的熱加工性。

錳和鐵形成固溶體，增加鋼中鐵素體和奧氏體的硬度和強(qiáng)度;同時(shí)，它是一種碳化物形成元素，并進(jìn)入滲碳體中以取代一部分鐵原子。鋼中的錳是由于降低了臨界轉(zhuǎn)變溫度。起到提煉珠光體的作用。

它還間接地起到提高珠光體鋼強(qiáng)度的作用;錳穩(wěn)定奧氏體結(jié)構(gòu)的能力僅次于鎳，并且還強(qiáng)烈地提高了鋼的淬透性。含量不大于2％的錳已與其它元素組合使用以形成多種合金鋼。

3、硅（Si）：硅可以溶解在鐵素體和奧氏體中，提高鋼的硬度和強(qiáng)度，其作用僅次于磷，強(qiáng)于錳，鎳，鉻，鎢，鉬和釩。

然而，當(dāng)硅含量超過3％時(shí)，鋼的可塑性和韌性將顯著降低。硅可以提高鋼的彈性極限，屈服強(qiáng)度和屈服比（s/b），以及疲勞強(qiáng)度和疲勞比（-1 /b）。這就是硅或硅錳鋼可用作彈簧鋼的原因。

硅可以降低鋼的密度，導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性。它可以促進(jìn)鐵素體晶粒的粗化。降低矯頑力。它具有降低晶體各向異性，使磁化容易，并且磁阻減小的趨勢。它可用于生產(chǎn)電工鋼，因此硅鋼片的磁滯損耗低，硅可以提高鐵氧體的磁導(dǎo)率，使硅鋼片在較弱的磁場下具有較高的磁感應(yīng)強(qiáng)度領(lǐng)域。然而，在強(qiáng)磁場下，硅降低了鋼的磁感應(yīng)強(qiáng)度。硅具有很強(qiáng)的脫氧力，可以降低鐵的磁老化效應(yīng)。

4、硫（S）：增加硫和錳的含量可以提高鋼的切削性能。硫作為易切削鋼中的有益元素添加。

硫在鋼中嚴(yán)重分離，會(huì)降低鋼的質(zhì)量。在高溫下，降低鋼的延展性是一種有害元素，以熔點(diǎn)較低的FeS形式存在;僅FeS的熔點(diǎn)僅為1190℃，鋼中鐵與共晶的共晶溫度較低，僅為988℃，當(dāng)鋼凝固時(shí)，硫化鐵在初級(jí)晶界處集中。當(dāng)鋼在1100-1200℃下軋制時(shí)，晶界上的FeS將熔化，大大削弱了晶粒之間的結(jié)合力，導(dǎo)致鋼的熱脆性。

5、磷（P）：磷在鋼中具有強(qiáng)固溶強(qiáng)化和冷加工硬化效果。作為添加到低合金結(jié)構(gòu)鋼中的合金元素，它可以提高鋼的強(qiáng)度和耐大氣腐蝕性，但降低其冷沖壓性能。

磷與硫和錳的結(jié)合可以提高鋼的切削性能，提高加工零件的表面質(zhì)量，用于易切削鋼，因此易切削鋼的磷含量也很高。

磷可溶于鐵素體。雖然它可以提高鋼的強(qiáng)度和硬度，但最大的危害是嚴(yán)重的偏析，增加回火脆性，并顯著降低鋼的塑性和韌性，這使得鋼在冷加工過程中易于變脆。脆弱現(xiàn)象。磷對(duì)可焊性也有不利影響。磷是一種有害元素，應(yīng)嚴(yán)格控制。一般含量不超過0.030％-0.040％。

6、鉻（Cr）：鉻可以提高鋼的淬透性并具有二次硬化效果。

它可以提高高碳鋼的硬度和耐磨性，而不會(huì)使鋼脆;當(dāng)含量超過12％時(shí)。該鋼具有良好的高溫抗氧化性和抗氧化介質(zhì)腐蝕性。它還提高了鋼的熱強(qiáng)度，鋼是不銹耐酸鋼和耐熱鋼的主要合金元素。

7、鉬（Mo）：鉬提高鋼的淬透性和熱強(qiáng)度。在某些介質(zhì)中防止回火脆性，提高剩磁和矯頑力以及耐腐蝕性。在淬火和回火鋼中，鉬可以加深和硬化較大截面的部分，提高鋼的回火抗力或回火穩(wěn)定性，使零件在較高溫度下回火，從而更有效地（或減少）殘余應(yīng)力，提高塑性。

參考資料來源：百度百科-合金鋼

合金元素在鋼種有哪些作用?

合金元素在鋼中的作用C：碳是鋼的主要元素.1、當(dāng)含量在一定范圍內(nèi)時(shí),對(duì)鋼具有很大的強(qiáng)化作用,提高強(qiáng)度、硬度和耐磨性 ；2、擴(kuò)大奧氏體區(qū)的元素；3、碳與其它合金元素的共同作用,改善鋼的相關(guān)性...

鋼材中的C、S、Si、Mn、P元素對(duì)鋼材都有什么影響，作用分別是什么？

鋼材的質(zhì)量及性能是根據(jù)需要而確定的，不同的需要，要有不同的元素含量．

（1）碳；含碳量越高，剛的硬度就越高，但是它的可塑性和韌性就越差．

（2）硫；是鋼中的有害雜物，含硫較高的鋼在高溫進(jìn)行壓力加工時(shí)，容易脆裂，通常叫作熱脆性．

（3）磷；能使鋼的可塑性及韌性明顯下降，特別的在低溫下更為嚴(yán)重，這種現(xiàn)象叫作冷脆性．在優(yōu)質(zhì)鋼中，硫和磷要嚴(yán)格控制．但從另方面看，在低碳鋼中含有較高的硫和磷，能使其切削易斷，對(duì)改善鋼的可切削性是有利的．

（4）錳；能提高鋼的強(qiáng)度，能消弱和消除硫的不良影響，并能提高鋼的淬透性，含錳量很高的高合金鋼（高錳鋼）具有良好的耐磨性和其它的物理性能．

（5）硅；它可以提高鋼的硬度，但是可塑性和韌性下降，電工用的鋼中含有一定量的硅，能改善軟磁性能．

（6）鎢；能提高鋼的紅硬性和熱強(qiáng)性，并能提高鋼的耐磨性．

（7）鉻；能提高鋼的淬透性和耐磨性，能改善鋼的抗腐蝕能力和抗氧化作用．

（8）釩；能細(xì)化鋼的晶粒組織，提高鋼的強(qiáng)度，韌性和耐磨性．當(dāng)它在高溫熔入奧氏體時(shí)，可增加鋼的淬透性；反之，當(dāng)它在碳化物形態(tài)存在時(shí)，就會(huì)降低它的淬透性．

（9）鉬；可明顯的提高鋼的淬透性和熱強(qiáng)性，防止回火脆性，提高剩磁和嬌頑力．

（10）鈦；能細(xì)化鋼的晶粒組織，從而提高鋼的強(qiáng)度和韌性．在不銹鋼中，鈦能消除或減輕鋼的晶間腐蝕現(xiàn)象．

（11）鎳；能提高鋼的強(qiáng)度和韌性，提高淬透性．含量高時(shí)，可顯著改變鋼和合金的一些物理性能，提高鋼的抗腐蝕能力．

（12）硼；當(dāng)鋼中含有微量的（

0.001

－

0.005

％）硼時(shí)，鋼的淬透性可以成倍的提高．

（13）鋁；能細(xì)化鋼的晶粒組織，阻抑低碳鋼的時(shí)效．提高鋼在低溫下的韌性，還能提高鋼的抗氧化性，提高鋼的耐磨性和疲勞強(qiáng)度等．

（14）銅；它的突出作用是改善普通低合金鋼的抗大氣腐蝕性能，特別是和磷配合使用時(shí)更為明顯。

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