【知识分享】常见化学元素对碳素钢性能的影响

碳素钢是近代工业中使用最早、用量最大的基本材料。世界各工业国家，在努力增加低合金高强度钢和合金钢产量的同时,也非常注意改进碳素钢质量,扩大品种和使用范围。目前碳素钢的产量在各国钢产总量中的比重,约保持在80％左右,它不仅仅广泛应用于建筑、桥梁、铁道、车辆、船舶和各种机械制造工业，而且在近代的石油化学工业、海洋开发等方面，也得到大量使用。

C22 碳素钢

碳素钢(Carbon steel)，又叫做碳钢或普碳钢，指含碳量（Wc质量分数）小于2.11%的铁碳合金。碳素钢除含碳外一般还含有少量的硅、锰、硫、磷。

• 碳

• 含碳量的增加，使得碳素钢的强度和硬度增加，塑性、韧性及焊接性能下降。一般情况下，当含碳量大于0.25%时，碳钢可焊性开始变差。

• 硅

• 硅固溶于铁素体和奥氏体中可提高它们的硬度和强度。含硅量若超过3%时，将显著地降低钢的塑性、韧性、延展性和可焊性，并易导致冷脆。

• 硫、氧

• 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，从而导致碳素钢性能劣化，尤其是硫的存在，会引起钢的热脆。

• 磷、砷、锑

• 磷、砷、锑作为杂质元素，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。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。磷和砷有都是造成碳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。

• 钨

• 钢中含钨量高时有二次硬化的作用，有红硬性，增加耐磨性。钨对钢的淬透性、回火稳定性、力学性能的影响均与钼相似，但以质量计，其作用效果不如钼显著。钨提高钢在高温下的蠕变抗力与热强性，当与钼复合使用时．效果更佳。