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1. 碳元素

（1）含碳量增加，使得碳素钢的强度和硬度增加，而塑性、韧性和焊接性能下降。

（2）一般情况下，当含碳量大于0.25%时，碳钢可焊性开始变差，故压力容器、管道中一般采用含碳量小于0.25%的碳钢。含碳量的增加，其球化和石墨化的倾向增加。

（3）作为高温下耐热用的高合金钢，含碳量应大于或等于0.04%，但此时奥氏体不锈钢的抗晶间腐蚀性能下降。

2. 硫、氧在碳素钢中的作用

硫和氧作为杂质元素常以非金属化合物（如FeS、FeO）形式存在于碳素钢中，形成非金属杂质，从而导致材料性能劣化，尤其是硫的存在引起材料的热脆。硫和磷是钢中要控制的元素，并以其含量的多少来评定碳素钢的优劣。

热脆现象：由于FeS可与铁形成共晶，并沿晶界分布，Fe-FeS共晶物的熔点为985℃，当在1000~1200℃温度下，对材料进行压力加工时，由于它已经熔化而导致晶粒开裂，使材料呈现脆性。这种现象称为热脆。

3. 磷在碳素钢中的作用

（1）磷作为杂质元素，它们对提高碳素钢的抗拉强度有一定的作用，但同时又都增加钢的脆性，尤其是低温脆性。

冷脆现象：由于磷以固溶形式存在于铁素体中，影响铁素体的晶格变形，使碳素钢在常温下呈现脆性。这种现象称为冷脆。

（2）磷是可以造成碳素钢严重偏析的有害元素。磷对钢的焊接性不利，它能增加焊裂的敏感性。

（3）由于低合金钢熔点较高，磷、砷、锑等杂质元素容易在高温下迁移聚集，从而导致低合金钢的高温回火脆性。

红脆现象：合金钢在进行高温回火热处理或长期在高温下工作时，其中的杂质元素磷、砷、锑等容易在高温下迁移聚集。因这些元素的熔点一般比合金元素低，它将“割裂”材料基体而导致合金钢在高温下呈现脆性。因为合金钢的这种脆性发生在红热的温度下，故称为红脆。

4. 锰在低合金钢中的作用

（1）锰与铁形成固溶体．可提高钢中铁素体和奥氏体的硬度和强度。他使材料的延展性有所降低，而且增加了应力腐蚀开裂的敏感性。在一般碳锰钢和低合金钢中，其含量在1%~2%。

（2）锰是良好的脱敏剂和脱硫剂。锰与硫形成MnS，可防止因硫而导致的热脆现象，从而改善钢的热加工性能。因此，在工业用钢中一般都含有一定数最的锰。

（3）锰在钢中由于能降低临界转变温度，故碳锰钢的低温冲击韧性比碳素钢好。

（4）锰能强烈增加碳锰钢的淬透性。含锰量较高时，有使钢晶粒粗化并增加钢的回火脆性的不利倾向。

（5）锰对钢的焊接性有着不利的影响。为改善钢的焊接性，应在许可的范围内，适当降低钢的含碳量。焊接时也需采用优质低氢焊条和相应的焊接工艺。

5. 铬在低合金钢中的作用

（1）随含铬量的增加，使铬钼钢和铬钼钒钢有良好的的抗高温性和耐氧化介质腐蚀作用，并增加钢的热强性。但含铬量太高时或者处理不当，易发生δ相和475℃回火脆化。

（2）铬增加钢的淬透性并有二次硬化作用。

（3）铬是显著提高钢的脆性转变温度的元素，随着含铬量的增加，钢的脆性转变温度也逐步提高，冲击值随含铬量增加而下降。

（4）在含钼的锅炉钢中，加入少量的铬，能肪止钢在长期使用过程中的石墨化。

（5）在单一的铬钢中，材料的焊接性能随含铬量的增加而恶化。

6. 镍在高合金钢中的作用

（1）镍是扩大γ相区，形成无限固溶体的元素，它是奥氏体不锈钢中的主要元素。

（2）镍能细化铁素体晶粒，改善钢的低温性能。含镍量超过一定值的碳钢，其低温脆化转变温度显著降低，而低温冲击韧性显著提高，因此镍钢常用于低温材料。一般情况下，含镍量达到3.5%的镍钢可以在-100 ℃低温下使用，含镍量达到9%的镍钢可在-196℃超低温下使用。

（3）含镍的低合金钢还有较高的抗腐蚀疲劳的性能。镍钢不宜在含硫或一氧化碳的气氛中加热，因为镍易与硫化合，在晶界上形成低熔点的NiS 网状组织而产生热脆。在高温时镍将与—氧化碳化合形成Ni(CO)4 气体而由合金中逸出，从而在材料中留下孔洞。

（5）由于镍可降低临界转变湿度和降低钢中各元素的扩散速度，因而它可以提高钢的淬透性。

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