鋼的組織與化學成分對鋼材效能的影響一、鋼的組織及其對鋼效能的影響：
鋼材是由無數微細晶粒所構成，碳與鐵結合的方式不同，可形成不同的晶體組織，使鋼材的效能產生顯著差異。
1、鋼的基本組織：
純鐵在不同溫度下有不同的晶體結構：
鋼中碳原子與鐵原子的三種基本結合形式為：固融體、化合物和機械混合物。
下表列出了鋼的四種基本組織及其效能。
鋼的基本晶體組織
名 稱 含碳量，% 結構特徵 性 能
鐵素體 ≤0.02 碳溶於α-鐵中的固溶體 強度、硬度很低,塑性好,衝擊韌性很好
奧氏體 0.8 碳溶於γ-鐵中的固溶體 強度、硬度不高，塑性大
滲碳體 6.67 化合物Fe3C 抗拉強度很低，硬脆，很耐磨，塑性幾乎為零
珠光體 0.8 鐵素體與Fe3C的機械混合物 強度較高，塑性和韌性介於鐵素體和滲碳體之間
2、晶體組織對鋼材效能的影響：
碳素鋼的含碳量不大於0.8%時，其基本組織為鐵素體和珠光體；含碳量增大時，珠光體的含量增大，鐵素體則相應減少，因而強度、硬度隨之提高，但塑性和衝擊韌性則相應下降。
二、鋼的化學成分對鋼效能的影響：
鋼材中除了主要化學成分鐵（Fe）以外，還含有少量的碳（C）、矽（Si）、錳（Mn）、磷（P）、硫（S）、氧（O）、氮（N）、鈦（Ti）、釩（V）等元素，這些元素雖然含量少，但對鋼材效能有很大影響：
1、碳。
碳是決定鋼材效能的最重要元素。當鋼中含碳量在0.8%以下時，隨著含碳量的增加，鋼材的強度和硬度提高，而塑性和韌性降低；但當含碳量在1.0%以上時，隨著含碳量的增加，鋼材的強度反而下降。
隨著含碳量的增加，鋼材的焊接效能變差（含碳量大於0.3%的鋼材，可焊性顯著下降），冷脆性和時效敏感性增大，耐大氣鏽蝕性下降。
一般工程所用碳素鋼均為低碳鋼，即含碳量小於0.25%；工程所用低合金鋼，其含碳量小於0.52%。
2、矽。
矽是作為脫氧劑而殘留於鋼中，是鋼中的有益元素。
矽含量較低（小於1.0%）時，能提高鋼材的強度和硬度以及耐蝕性，而對塑性和韌性無明顯影響。但當矽含量超過1.0%時，將顯著降低鋼材的塑性和韌性，增大冷脆性實效敏感性，並降低可焊性。
3、錳。
錳是鍊鋼時用來脫氧去硫而殘留於鋼中的，是鋼中的有益元素。
錳具有很強的脫氧去硫能力，能消除或減輕氧、硫所引起的熱脆性，大大改善鋼材的熱加工效能，同時能提高鋼材的強度和硬度，但塑性和韌性略有降低。但鋼材中含錳量太高，則會降低鋼材的塑性、韌性和可焊性。錳是中國低合金結構鋼中的主要合金元素。
4、磷。
磷是鋼中很有害的元素。
隨著磷含量的增加，鋼材的強度、屈強比、硬度均提高，而塑性和韌性顯著降低。特別是溫度愈低，對塑性和韌性的影響愈大，顯著加大鋼材的冷脆性。
磷也使鋼材的可焊性顯著降低。但磷可提高鋼材的耐磨性和耐蝕性，故在經過合理的冶金工藝之後，低合金鋼中也將磷可配合其他元素作為合金元素使用。
5、硫。
硫是鋼中很有害的元素。
硫的存在會加大鋼材的熱脆性，降低鋼材的各種機械效能，也使鋼材的可焊性、衝擊韌性、耐疲勞性和抗腐蝕性等均降低。為消除硫的這些危害，可在鋼中加入適量的錳。
6、氧。
氧是鋼中的有害元素。
隨著氧含量的增加，鋼材的強度有所提高，但塑性特別是韌性顯著降低，可焊性變差。氧的存在會造成鋼材的熱脆性。
7、氮、氫。
氮對鋼材效能的影響與碳、磷相似，隨著氮含量的增加，可使鋼材的強度提高，塑性、特別是韌性顯著降低，可焊性變差，冷脆性加劇。氮在鋁、鈮、釩等元素的配合下可以減少其不利影響，改善鋼材效能，可作為低合金鋼的合金元素使用。
鋼中溶有氫則會引起鋼的白點（圓圈狀的斷裂面）和內部裂紋，斷口有白點的鋼一般不能用於建築結構。
8、鈦。
鈦是強脫氧劑。鈦能顯著提高強度，改善韌性、可焊性，但稍降低塑性。鈦是常用的微量合金元素。
9、釩。
釩是弱脫氧劑。釩加入鋼中可減弱碳和氮的不利影響，有效地提高強度，但有時也會增加焊接淬硬傾向，釩也是常用的微量合金元素。
鋼的組織與化學成分對鋼材效能的影響一、鋼的組織及其對鋼效能的影響：
鋼材是由無數微細晶粒所構成，碳與鐵結合的方式不同，可形成不同的晶體組織，使鋼材的效能產生顯著差異。
1、鋼的基本組織：
純鐵在不同溫度下有不同的晶體結構：
鋼中碳原子與鐵原子的三種基本結合形式為：固融體、化合物和機械混合物。
下表列出了鋼的四種基本組織及其效能。
鋼的基本晶體組織
名 稱 含碳量，% 結構特徵 性 能
鐵素體 ≤0.02 碳溶於α-鐵中的固溶體 強度、硬度很低,塑性好,衝擊韌性很好
奧氏體 0.8 碳溶於γ-鐵中的固溶體 強度、硬度不高，塑性大
滲碳體 6.67 化合物Fe3C 抗拉強度很低，硬脆，很耐磨，塑性幾乎為零
珠光體 0.8 鐵素體與Fe3C的機械混合物 強度較高，塑性和韌性介於鐵素體和滲碳體之間
2、晶體組織對鋼材效能的影響：
碳素鋼的含碳量不大於0.8%時，其基本組織為鐵素體和珠光體；含碳量增大時，珠光體的含量增大，鐵素體則相應減少，因而強度、硬度隨之提高，但塑性和衝擊韌性則相應下降。
二、鋼的化學成分對鋼效能的影響：
鋼材中除了主要化學成分鐵（Fe）以外，還含有少量的碳（C）、矽（Si）、錳（Mn）、磷（P）、硫（S）、氧（O）、氮（N）、鈦（Ti）、釩（V）等元素，這些元素雖然含量少，但對鋼材效能有很大影響：
1、碳。
碳是決定鋼材效能的最重要元素。當鋼中含碳量在0.8%以下時，隨著含碳量的增加，鋼材的強度和硬度提高，而塑性和韌性降低；但當含碳量在1.0%以上時，隨著含碳量的增加，鋼材的強度反而下降。
隨著含碳量的增加，鋼材的焊接效能變差（含碳量大於0.3%的鋼材，可焊性顯著下降），冷脆性和時效敏感性增大，耐大氣鏽蝕性下降。
一般工程所用碳素鋼均為低碳鋼，即含碳量小於0.25%；工程所用低合金鋼，其含碳量小於0.52%。
2、矽。
矽是作為脫氧劑而殘留於鋼中，是鋼中的有益元素。
矽含量較低（小於1.0%）時，能提高鋼材的強度和硬度以及耐蝕性，而對塑性和韌性無明顯影響。但當矽含量超過1.0%時，將顯著降低鋼材的塑性和韌性，增大冷脆性實效敏感性，並降低可焊性。
3、錳。
錳是鍊鋼時用來脫氧去硫而殘留於鋼中的，是鋼中的有益元素。
錳具有很強的脫氧去硫能力，能消除或減輕氧、硫所引起的熱脆性，大大改善鋼材的熱加工效能，同時能提高鋼材的強度和硬度，但塑性和韌性略有降低。但鋼材中含錳量太高，則會降低鋼材的塑性、韌性和可焊性。錳是中國低合金結構鋼中的主要合金元素。
4、磷。
磷是鋼中很有害的元素。
隨著磷含量的增加，鋼材的強度、屈強比、硬度均提高，而塑性和韌性顯著降低。特別是溫度愈低，對塑性和韌性的影響愈大，顯著加大鋼材的冷脆性。
磷也使鋼材的可焊性顯著降低。但磷可提高鋼材的耐磨性和耐蝕性，故在經過合理的冶金工藝之後，低合金鋼中也將磷可配合其他元素作為合金元素使用。
5、硫。
硫是鋼中很有害的元素。
硫的存在會加大鋼材的熱脆性，降低鋼材的各種機械效能，也使鋼材的可焊性、衝擊韌性、耐疲勞性和抗腐蝕性等均降低。為消除硫的這些危害，可在鋼中加入適量的錳。
6、氧。
氧是鋼中的有害元素。
隨著氧含量的增加，鋼材的強度有所提高，但塑性特別是韌性顯著降低，可焊性變差。氧的存在會造成鋼材的熱脆性。
7、氮、氫。
氮對鋼材效能的影響與碳、磷相似，隨著氮含量的增加，可使鋼材的強度提高，塑性、特別是韌性顯著降低，可焊性變差，冷脆性加劇。氮在鋁、鈮、釩等元素的配合下可以減少其不利影響，改善鋼材效能，可作為低合金鋼的合金元素使用。
鋼中溶有氫則會引起鋼的白點（圓圈狀的斷裂面）和內部裂紋，斷口有白點的鋼一般不能用於建築結構。
8、鈦。
鈦是強脫氧劑。鈦能顯著提高強度，改善韌性、可焊性，但稍降低塑性。鈦是常用的微量合金元素。
9、釩。
釩是弱脫氧劑。釩加入鋼中可減弱碳和氮的不利影響，有效地提高強度，但有時也會增加焊接淬硬傾向，釩也是常用的微量合金元素。