鋼中元素的作用工業純鐵的塑性很好,但強度很低,一般不能滿足實際需要.通常加入Si、Mn等合金鋼元素改善鋼材效能,以滿足實際要求.另外,鋼材在冶煉的過程中不可避免的含有C,S,P等雜質元素.它們的存在,對鋼材的效能也有很大影響. 1 對鋼材力學效能的影響 1.1 雜質的影響 1.1.1 碳的影響 碳與鐵可以形成一系列化合物：Fe3C,Fe2C,FeC等.碳能提高鋼材的強度和硬度,但會降低鋼材的塑性.碳含量增加0.1%,鋼材的抗拉強度可提高70MPa,屈服點提高28 MPa.含碳量大於6.67%的合金脆性大,不具有實際使用價值.海洋工程用鋼根據碳的含量一般可分為三類（Section 8,API RP-2A-WSD,1994）：①普通鋼.含碳量小於或等於0.4%.最小屈服應力為280MPA.②高強度鋼.碳含量為0.45%或更高.屈服應力在280MPA和360MPA之間.③對於屈服應力大於360MPA的超高強度鋼要限制使用. 1.1.2 硫的影響 硫通常以FeS的形式存在於鋼材中

.FeS

塑性差,熔點低.鋼水結晶時FeS分佈於晶界周圍.在800 0C~1200 0C時,軋製或鑄造會導致晶界開裂,此現象即通常所說的鋼的熱脆現象.若鋼材中有Mn,則可形成高熔點的MnS（1600 0C）.鋼水在結晶時,MnS呈顆粒分佈於晶內,這樣就可以大大降低硫的危害.作為有害雜質,鋼材中的硫含量通常限制在≤0.04%. 1.1.3 磷的影響 鋼材中的磷能全部溶於 中,使其在室溫下的強度升高,塑性降低,產生冷脆現象.除上述有害方面外,磷對鋼材有很高的強化作用.磷提高鋼材的屈服強度比鎳高10倍,比錳高5倍,比鉻高5倍,比銅高2.5倍,比矽高2倍,比鈦高1.7倍.磷提高鋼材的極限強度比鎳高6倍,比錳高5倍,比鉻高3倍,比銅高1.1倍,比矽高1.3倍,比鈦稍低.此外,磷、銅共存可大大提高抗腐蝕性.針對磷使鋼脆化,衝擊韌性降低,生產中一般把磷控制在0.12%以下.鋼中加如鋁、鈦細化晶粒,這樣既可消除冷脆,又能提高鋼的塑性和韌性.傳統上把磷含量控制在≤0.04%.而中國針對磷的有害和有益兩方面作用研究出一系列含磷量為0.07%~0.15%的磷鋼. 1.1.4 ．氮的影響 氮在 中的溶解能力差,在200~300 0C加熱過程中常呈氮化合物析出（時效現象）,使鋼的強度極限升高,塑性下降,這種現象稱為鋼的蘭脆.除氮的有效方法是在鋼中加入鋁中進行脫氮處理,是氮固定在氮化鋁（AlN）中,這樣就消除了產生時效的可能. 1.1.5 氧的影響 鍊鋼的過程就是氧化過程,氧化鋼中的雜質調整鋼中各元素的含量.在氧化的過程中,鋼中的一部分氧化成FeO.氧主要以FeO的形式存在於鋼中.鋼中由於FeO的存在,致使其強度、塑性下降.一般脫氧程度差的沸騰鋼比鎮靜鋼具有更大的時效傾向.通常使用錳鋼、矽鋼或鋁進行脫氧. 1.1.6 氫的影響 氫在 中的溶解能力差,在 中的溶解能力大.在鋼水的結晶過程中,如果冷卻速度太快,氫來不及擴散到金屬外部而只能聚集在晶體的缺陷處（空位,滑移線,晶界）.聚集的氫將產生很大的壓力,是鋼材內部出現裂紋（所謂白點）.對於合金鋼,氫的影響尤其顯著.1.2 合金元素的影響 最常見的合金元素有Mn(>0.08%)、Si(>0.5%)、Cr、Ni、Mo、W、V、Ti、Al等.它們對鋼材效能的影響見下表：合金元素的影響 元素 晶粒大小 過熱的可能性 淬透性 退火、正火淬火的溫度 強度和硬度 塑性 C 增 增 降 增 降 Mn 稍增 稍增 增 降 含量增加1%,抗拉強度增加90MPa,屈服點上升82MPa.低碳鋼中〈1%C不降,高碳鋼中降 Si 低含量時減小,2%時增大 影響小 增 增 含量增加1%,抗拉強度增加10MPa,屈服點上升55MPa.降；含量超過0.5%,對沖擊韌性不利

.Mo

減小 影響小 急增 增 增