各種元素對鋼材性能的影響

 

 

導語

鋼材的性能不僅取決于其成分中的鐵，還深受其中含有的各類元素的影響。元素對鋼材性能的影響是多方面的，既有增強硬度、強度和耐磨性的作用，也有導致脆性、降低塑性和韌性的影響。在實際工業應用中，通過合理選擇和搭配這些元素，可以獲得滿足特定使用要求的鋼材品種。今天跟隨小編來了解下各種元素對于鋼材性能的影響，才能盡量在鋼材的設計、生產和使用過程中，注意控制有害元素的含量以避免它們對鋼材性能帶來負面影響。

 

H

氫元素，在鋼鐵冶金過程中，是被視為極其有害的元素之一。  氫元素對鋼材性能的主要影響是引發氫脆現象，使鋼材變得脆弱，顯著降低其延展性和韌性，增加斷裂風險；同時，氫的擴散和聚集還可能削弱鋼材的疲勞性能，導致提前失效。因此，控制氫含量和處理工藝對確保鋼材性能至關重要。

 

對鋼的顯微組織的作用

氫可以被鋼中的位錯、晶界、第二相顆粒等“陷阱”捕獲，影響鋼材的顯微組織穩定性。氫陷阱會影響氫的擴散路徑和速度，導致局部氫濃度升高，從而影響鋼材的微觀結構。

 

對鋼熱處理的作用

退火與氫滲透：在退火或其他熱處理過程中，如果氫存在于鋼材中，高溫條件可能導致氫的進一步擴散和聚集，增加氫脆的風險。控制氫含量或采用脫氫熱處理（如真空退火）可以減輕這種影響。氫在焊接中的影響：在焊接過程中，氫可以通過潮濕的焊接環境或使用的焊接材料引入。焊接冷卻后，殘余氫可能導致焊接區的延遲裂紋或焊縫脆化。

 

對鋼力學性能的作用

降低延展性和韌性：氫的存在通常會降低鋼材的延展性和沖擊韌性，特別是在低溫或高應變速率條件下，這種影響更為顯著。

影響疲勞性能：氫的擴散和聚集會促進疲勞裂紋的萌生和擴展，導致鋼材疲勞壽命的降低。對鋼材物理化學工藝性能的作用

氫的擴散行為：氫在鋼中的擴散速度較快，因此容易在高溫加工過程（如熱軋、熱處理）中移動和聚集。了解氫的擴散特性有助于在生產過程中采取措施（如熱處理脫氫、優化冷卻速率）來減小其負面影響。

抗氫腐蝕：氫還可能與其他元素反應，生成氫化物，從而引起氫腐蝕。抗氫腐蝕的設計通常需要控制鋼中氫含量，并通過合金元素的添加（如鉻、鉬等）來增強抗腐蝕性能。

 

C

碳元素在鋼材中起著平衡強度與韌性的關鍵作用，合理控制碳含量是鋼材設計和生產中的核心環節。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，當碳量0.23%超過時，鋼的焊接性能變壞，因此用于焊接的低合金結構鋼，含碳量一般不超過0.20%。碳量高還會降低鋼的耐大氣腐蝕能力，在露天料場的高碳鋼就易銹蝕;此外，碳能增加鋼的冷脆性和時效敏感性。

 

對鋼材顯微組織的作用

碳含量決定了鋼材的顯微組織，如珠光體、貝氏體或馬氏體的形成比例，進而影響鋼材的整體性能。

 

對鋼材熱處理的作用

可淬性：碳含量高的鋼材在熱處理（如淬火）時，更容易形成馬氏體，顯著提升硬度。碳還影響鋼的相變溫度和淬透性，決定了鋼材在熱處理后的最終性能。

 

對鋼材力學性能的作用

增強強度和硬度：碳含量增加會顯著提高鋼材的強度和硬度，這是因為碳原子在鐵晶格中形成碳化物（如Fe3C），增強了鋼材的抵抗變形能力。

降低延展性和韌性：雖然碳提高了強度和硬度，但過高的碳含量會降低鋼材的延展性和韌性，使鋼材更易脆斷。

 

Si

硅元素在鋼材中主要作為脫氧劑使用，能有效去除鋼中的氧氣，改善純凈度；同時，適量的硅能夠提高鋼材的強度、硬度和彈性極限，提升其耐磨性和抗氧化性，但過高的硅含量會降低鋼材的塑性和韌性，影響其可加工性。因此，硅含量需要在設計時精確控制，以平衡這些性能。

 

對鋼的顯微組織及熱處理的作用

1）作為鋼中的合金元素,其質量分數一般不低于0.4%，以固溶體形態存在于鐵素體或奧氏體中,縮小奧氏體相區；

2）提高退火、正火和淬火溫度，在亞共析鋼中提高淬透性；

3）硅不能形成碳化物，有強烈的促進碳的石墨化作用，在硅含量較高的中碳和高碳鋼中，如不含有強碳化物形成元素，易在一定溫度條件下發生石墨化；

4）在滲碳鋼中，硅減小滲碳層厚度和碳的濃度；

5）硅對鋼液有良好脫氧作用。

 

對鋼的力學性能的作用

1）提高鐵素體和奧氏體的硬度和強度其作用較 Mn、Ni、Cr、W、Mo、V等更強；顯著提高鋼的彈性極限、屈服強度和屈強比，并提高疲勞強度和疲勞比；

2）硅的質量分數超過3%時顯著降低鋼的塑性和韌性；硅提高韌脆轉變溫度；

3）硅易使鋼中形成帶狀組織，使橫向性能低于縱向性能；

4）改善鋼的耐磨性能。

 

對鋼的物理、化學及工藝性能的作用

1）降低鋼的密度、熱導率、電導率和電阻溫度系數；

2）硅鋼片的渦流損耗量顯著低于純鐵，矯頑力、磁阻和磁滯損耗較低，磁導率和磁感強度較高。但在強磁場中，硅降低磁感強度；

3）提高高溫時鋼的抗氧化性能，但硅含量高時，表面脫碳加劇；

4）硅降低鋼的焊接性；

 

在鋼中的作用

1）在普通低合金鋼中提高強度，改善局部耐蝕性，在調質鋼中提高淬透性和耐回火性，是多遠合金結構鋼中的主要合金元素之一；

2）硅的質量分數為0.5%~2.8%的SiMn或SiMnB鋼廣泛用于高載荷彈簧材料，同時加入W、V、Mo、Nb、Cr等強碳化物形成元素；

3）硅鋼片為硅的質量分數為1.0%~4.5%的低碳和超低碳鋼，用于電機和變壓器；

4）在不銹鋼和耐蝕鋼中，與Mo、W、Cr、Al、Ti、N等配合，提高耐蝕性和抗高溫氧化能力；

5）硅含量較高的石墨鋼用于冷作模具材料。

 

Mn

錳元素在鋼材中起到增強強度和硬度的作用，同時提高鋼材的淬透性和耐磨性，并有助于脫氧和去硫，改善鋼材的加工性能和韌性。然而，過高的錳含量可能會降低鋼材的延展性，并增加脆性。

 

對鋼的顯微組織及熱處理的作用

1）錳是良好的脫氧劑和脫硫劑，工業用鋼中一般均含有一定量的錳；

2）錳股溶于鐵素體和奧氏體中，擴大奧氏體區，使臨界溫度A4點升高，A3點降低，（α和γ）區下移，當錳的質量分數超過12%時，上臨界點降至室溫以下，使鋼在室溫時形成單一奧氏體組織。在降低共析溫度時，使共析體中的碳含量減少；

3）錳劇烈降低鋼的Ar1和馬氏體轉變溫度（其作用僅次于碳）和鋼中相變的速率，提高鋼的淬透性，增加殘留奧氏體含量

4）使鋼的調質組織均勻、細化，變了滲碳層中碳化物的聚集成塊，但增大了高的過熱敏感性和回火脆性傾向；

5）錳是弱碳化物形成元素。

 

對鋼的力學性能的作用

1）錳強化鐵素體或奧氏體的作用不及碳、磷、硅，在增加強度的同時，對延展性無影響；

2）錳可細化珠光體，顯著提高低碳和中碳珠光體鋼的強度，使延展性有所降低；

3）通過提高淬透性而提高了調質處理索氏體鋼的力學性能；

4）在嚴格控制熱處理工藝、避免過熱時的晶粒長大以及回火脆性的前提下

5)錳不會降低鋼的韌性。

 

對鋼的物理、化學及工藝性能的作用

1）隨錳含量的增加，鋼的熱導率急劇下降，線膨脹系數上升，使快讀加熱或冷卻時形成較大內應力，工件開裂清晰增大；

2）使鋼額電導率急劇下降，電阻率相應增大，電阻溫度系數下降；

3）使矯頑力增大，飽和磁感、剩余磁感和磁導率均下降，因而錳對永磁合金有利，對軟磁合金有害；

4）錳含量很高時，鋼的抗氧化性能降低；

5）使鋼中的硫形成較高熔點的MnS，避免了境界上的FeS薄膜，消除鋼的熱脆性，改善熱加工性能；

6）高錳奧氏體鋼的變形阻力較大，且鋼錠柱狀結晶明顯，鍛軋時較易開裂；

7）由于提高了淬透性和降低了馬氏體轉變溫度，對焊接性能有不利影響。在適當范圍內降低碳含量。

8）在煉鋼過程中，錳是良好的脫氧劑和脫硫劑，一般鋼中含錳0.30-0.50%。在碳素鋼中加入0.70%以上時就算“錳鋼”，較一般鋼量的鋼不但有足夠的韌性，且有較高的強度和硬度，提高鋼的淬性，改善鋼的熱加工性能。

 

在鋼中的優點

1）易切削鋼中常有適量的錳和磷，MnS夾雜物使切屑易于脆斷；

2）普通低合金鋼中利用錳來強化鐵素體和珠光體，提高鋼的強度，錳的質量分數一般為1%~2%；

3）滲碳和調質合金結構鋼額許多系列中含量質量分數不超過2%的錳；

4）彈簧鋼、軸承鋼和工具鋼中利用錳強烈提高淬透性的作用，可采用油淬和空冷的淬火工藝，減少開裂、扭曲和變形；

5）耐磨鋼、無磁鋼、不銹鋼、耐熱鋼，包括高碳高錳耐磨鑄鋼（錳的質量分數10%~14%），中碳高錳無磁鋼（錳的質量分數為18%~19%），高錳耐熱鋼（以Mn代替Ni的耐熱鋼，或含有Al、Mo、V等）。

6）作為煉鋼的脫氧劑用，因為一般鋼中均含Mn，其量≤0.7%。

7）Mn和S作用抵消S對鐵的紅脆影響。

 

在鋼中的缺點

1）含錳較高時，有較明顯的回火脆性現象;

2）錳有促進晶粒長大的作用，因此錳鋼對過熱較敏感t在熱處理工藝上必須注意。這種缺點可用加入細化品粒元素如鉬、釩、鈦等來克服:

3）當錳的質量分數超過1%時，會使鋼的焊接性能變壞，

4）錳會使鋼的耐銹蝕性能降低。

 

B

硼元素在鋼材中以微量添加即可顯著提高鋼材的淬透性，使鋼材在淬火過程中形成更均勻的硬化層，從而增強強度和硬度。通過添加少量硼，可以減少其他昂貴合金元素（如鎳、鉻）的使用，同時仍能達到相似的淬透性效果，從而降低成本。同時，硼還能提升鋼材的抗蠕變性，但過量的硼可能導致鋼材的脆性增加。

 

對鋼的顯微組織及熱處理的作用

顯微組織影響：硼元素能夠顯著提高鋼材的淬透性，即在淬火過程中使奧氏體轉變為馬氏體的能力增強。硼原子在奧氏體晶界處形成覆蓋層，抑制了鐵素體和珠光體的形成，從而促進了馬氏體的生成。

熱處理影響：由于硼的存在，在低合金鋼中，即使碳含量較低，經過淬火處理后也能獲得較高的硬度和強度，這使得硼鋼具有優良的機械性能，適用于制造需要高強度和耐磨性的零件。

 

N

N對鋼材性能的影響與碳、磷相似，隨著氮含量的增加，可使鋼材的強度顯著提高，塑性特別是韌性也顯著降低，可焊性變差，冷脆性加劇；同時增加時效傾向及冷脆性和熱脆性，損壞鋼的焊接性能及冷彎性能。因此，應該盡量減小和限制鋼中的含氮量。一般規定氮含量應不高于0.018%。

對鋼的顯微組織及熱處理的作用

固溶強化：氮元素能溶解在鋼的晶格中，起到固溶強化的作用，增加鋼材的強度和硬度。

氮化物形成：氮易與鐵、鉻、釩等元素形成氮化物，這些細小的氮化物顆粒可以在鋼材中均勻分布，有效提高鋼的強度、硬度和耐磨性，同時抑制晶粒長大，細化顯微組織。

氮對淬透性的影響：氮增加鋼材的淬透性，特別是在低碳氮化鋼中，氮可以提高鋼材在淬火過程中的硬化能力，形成更加均勻且細密的馬氏體組織。

氮化處理：氮元素在氮化處理過程中形成表層氮化物層，顯著提高表面硬度、耐磨性和抗腐蝕性，使其適用于需要高表面性能的應用。

 

對鋼的力學性能的作用

增強強度和硬度：氮元素在鋼中與鐵形成氮化物（如氮化鐵），增加了鋼材的強度和硬度。這種增強作用尤其在高強度鋼和耐磨鋼中顯著。

提高疲勞強度：氮化物的形成有助于提升鋼材的疲勞強度，增加其抗疲勞破壞的能力。

改善耐磨性：氮元素的加入可以提高鋼材的耐磨性，使其在高磨損條件下表現更好。

影響塑性和韌性：氮元素的過量可能導致鋼材的脆性增加，降低其延展性和韌性，特別是在低溫條件下更為明顯。

 

O

對鋼的作用

O在鋼中是有害元素。它是在煉鋼過程中自然進入鋼中的，盡管在煉鋼末期要加入錳、硅、鐵和鋁進行脫氧，但不可能除盡。鋼水凝固期間，溶液中氧和碳反應會生成一氧化碳，可以造成氣泡。氧在鋼中主要以FeO、MnO、SiO2、Al2O3等夾雜形式存在，使鋼的強度、塑性降低。尤其是對疲勞強度、沖擊韌性等有嚴重影響。

 

P

磷（P）元素在鋼材中的存在通常會降低其韌性和延展性，增加脆性，特別是在低溫條件下。磷會導致鋼材的顯微組織不均勻，使其更容易發生脆性斷裂，從而降低整體機械性能。

 

對鋼的顯微組織及熱處理的作用

形成珠光體：磷元素的存在會促進珠光體的形成。珠光體是由鐵素體和滲碳體（Fe?C）交替排列的組織，其硬度和強度較高，但延展性和韌性較差。

影響晶界：磷在鋼中容易偏析，尤其是在晶界處。磷的偏析會導致晶界脆化，使得鋼材在高溫或受力情況下容易發生裂紋。

增加脆性：磷的含量增加會顯著降低鋼材的韌性，使鋼材在低溫下表現出更高的脆性。磷使得鋼材的晶界脆化，影響其抗裂性能。

影響可淬性：磷的存在會降低鋼材的可淬性。磷與碳結合可能影響碳化物的形成，改變鋼材的淬火特性。

降低鋼材的退火效果：在退火過程中，磷會增加鋼材的退火硬度，并可能影響其退火后的組織穩定性。退火溫度和時間的選擇需要考慮磷的含量，以避免因磷偏析導致的組織不均勻。影響冷卻速度：磷含量增加可能使鋼材在冷卻過程中更易產生冷裂紋，因為磷使鋼材在冷卻過程中變得更加脆弱。

 

對鋼的力學性能的作用

脆性增強：磷的存在會導致鋼材的脆性增加，尤其在低溫下，磷會使鋼材的延展性和韌性顯著降低，增加斷裂的風險。

沖擊性能：高磷含量的鋼材在沖擊載荷下更容易發生脆性斷裂，因此磷的增加會降低鋼材的沖擊韌性，特別是在低溫條件下表現尤為明顯。

低溫脆性：磷的存在會顯著提升鋼材在低溫下的冷脆性，使得鋼材在低溫環境下更加容易發生脆性斷裂。

焊接問題：高磷鋼材在焊接過程中容易出現焊接裂紋和冷裂紋，降低焊接接頭的強度和可靠性。

 

S

硫元素（S）在鋼材中通常會形成硫化物夾雜物，這些夾雜物會顯著降低鋼材的塑性和韌性。硫的存在會導致鋼材在冷卻過程中形成脆性裂紋，特別是在低溫下，影響鋼材的力學性能。此外，硫會影響鋼的可焊性，增加焊接過程中裂紋的風險。

 

對鋼的顯微組織及熱處理的作用

硫化物的形成：硫在鋼中與鐵結合，形成硫化物（如鐵硫化物FeS）。這些硫化物在鋼的顯微組織中表現為顆粒狀或條狀的夾雜物，通常分布在晶粒界面或晶粒內部。

晶粒界面強化：硫化物會在鋼材的晶粒界面處聚集，形成所謂的“硫化物帶”或“硫化物網”，這會導致鋼的晶粒邊界處的強度和硬度提高。

內應力和裂紋傾向：硫化物夾雜物的存在可能會引起內應力集中，并導致局部的脆性。尤其是在熱處理和冷卻過程中，硫化物的存在可能會引發裂紋或使得裂紋容易擴展。

熱處理過程中硫化物的穩定性：在鋼材的熱處理過程中（如退火、正火等），硫化物的穩定性會影響鋼材的最終顯微組織。高溫下，硫化物可能會重新分布或與其他夾雜物反應，改變鋼材的顯微結構。

影響相變和硬度：硫元素會影響鋼的相變行為。在加熱和冷卻過程中，硫化物的存在可能會影響奧氏體的轉變、珠光體的形成以及其他相變過程，從而影響鋼的硬度和機械性能。

影響焊接性能：在焊接過程中，硫化物可能會導致焊接區的焊縫裂紋或焊接熱影響區的性能下降。焊接過程中高溫可能導致硫化物熔化或形成液相，增加焊接缺陷的風險。

 

對鋼的力學性能的作用

脆性增加：硫的存在會導致鋼材的韌性顯著降低。硫通常會形成硫化物（如FeS），這些硫化物在鋼材的晶粒內部或晶界處分布，形成脆性相，從而使鋼材在低溫條件下變得更加脆性，容易發生脆性斷裂。

應變硬化：硫化物的存在還會引起應變硬化效應，使鋼材在拉伸或沖擊載荷下更容易發生裂紋和斷裂。

斷裂韌性：硫化物在鋼材中形成的內應力會導致材料的斷裂韌性降低，尤其在高應力條件下，鋼材更容易出現斷裂。

延展性損失：硫化物的存在使得鋼材在塑性變形過程中容易形成裂紋，進而降低延展性，導致鋼材的成形性和加工性變差。

 

K/Na

鉀（K）和鈉（Na）元素在鋼材中通常以微量元素存在，它們的影響雖然不如其他主要合金元素（如鉻、鎳等）顯著，但在某些情況下，這些元素的存在也可能對鋼材的性能產生一定影響。

 

在鋼中的作用

鉀/鈉可作為變質劑使白口鐵中碳化物團球化，使白口鐵（以及萊氏體鋼）)在保持原有硬度的條件下, 韌性提高二倍以上；使球墨鑄鐵的組織細化、蠕鐵的處理過程穩定化；是強烈的促進奧氏體化的元素，例如，它可使奧氏體錳鋼的錳/碳比從10:1~13:1降至4:1~5:1。

 

V

釩（V）元素在鋼材中具有顯著的強化作用，主要通過細化晶粒、形成碳化物或氮化物來提升鋼材的強度和硬度。釩可以抑制鋼的晶粒長大，從而提高其沖擊韌性和耐磨性。此外，釩還增強了鋼材的高溫強度和抗氧化性，使其在高溫環境下保持優異的性能。這使得釩合金鋼廣泛應用于制造高強度結構件、工具鋼和耐磨部件。

 

對鋼的顯微組織及熱處理的作用

1）V和Fe形成連續的固溶體，強烈地縮小奧氏體相區；

2）釩和碳、氮、氧都有極強的親和力，在鋼中主要以碳化物或氮化物、氧化物的形態存在；3）通過控制奧氏體化溫度來改變釩在奧氏體中的含量和未溶碳化物的數量以及鋼的實際晶粒度，可以調節鋼的淬透性；

4）由于釩形成穩定難熔的碳化物，使鋼在較高溫度時仍保持細晶組織，大大降低鋼的過熱敏感性。

 

對鋼的力學性能的作用

1）少量的釩使鋼晶粒細化，韌性增大，對低溫鋼尤為有利；

2）釩量較高導致聚集的碳化物出現時，會降低強度；碳化物在晶內析出會降低室溫韌性；3）適當的處理使碳化物彌散析出時，釩可提高鋼的高溫持久強度和蠕變抗力；

4）釩的碳化物是金屬碳化物中最硬和最耐磨的。彌散分布的釩碳化物提高工具鋼的硬度和耐磨性。

 

在鋼中的作用

能細化鋼的晶粒組織，提高鋼的強度，韌性和耐磨性.當它在高溫熔入奧氏體時，可增加鋼的淬透性;反當它在碳化物形態存在時，就會降低它的淬透性.

釩是鋼的優良脫氧劑。鋼中加0.5%的釩可細化組織晶粒，提高強度和韌性。釩與碳形成的碳化物，在高溫高壓下可提高抗氫腐蝕能力。

釩可以無限量固溶入鐵中，并阻止沃斯田鐵品粒的成長，釩在鋼中有脫酸除氧之能力，故含釩之鋼其斷面結晶密實，此外釩的作用還有:能提高淬火溫度。改善硬化能，高溫淬火加熱時，能防止其品粒生長。

固溶于奧氏體中可提高鋼的淬透性，但化合狀態存在的釩，會降低鋼的淬透性，增加鋼的回火穩定性，并有很強的二次硬化作用，固溶于鐵素體中有極強的固溶強化作用。細化品粒以提高低溫沖擊韌性，碳化釩是最硬耐磨性最好的金屬碳化物，明顯提高工具鋼的壽命，提高鋼的蠕變和持久強度，釩、碳含量比超過5.7時，可大大提高鋼抗高溫高壓氫腐蝕的能力，但會稍微降低高溫抗氧化性;

 

Ti

鈦（Ti）元素在鋼材中起著重要的作用，主要通過形成碳化鈦（TiC）和氮化鈦（TiN）等穩定化合物來細化晶粒，從而提高鋼材的強度、硬度和韌性。此外，鈦還能夠顯著提高鋼材的耐腐蝕性能，特別是在不銹鋼中，鈦可以有效防止晶間腐蝕。鈦的存在還能減少鋼中有害元素（如硫和磷）的影響，改善鋼材的焊接性和加工性能。因此，鈦常被用作細晶強化元素和穩定化元素，在高強度低合金鋼、不銹鋼和工具鋼等鋼種中廣泛應用。

 

對鋼的顯微組織及熱處理的作用

1）鈦和氮、氧、碳都有極強的親和力，是一種良好的脫氧去氣劑和固定氮和碳的有效元素；2）鈦和碳的化合物結合力極強，穩定性高，只有加熱到1000℃以上才會緩慢溶入鐵的固溶體中。TiC微粒有阻止鋼晶粒長大粗化的作用，使粗化溫度提高至1000℃以上；

3）鈦是強鐵素體形成元素之一，使奧氏體相區縮小，強烈提高A1、A3；固溶態的鈦提高鋼的淬透性，而以TiC微粒存在時則降低鋼的淬透性；

4）當鈦含量達到一定值時，由于鈦鐵化合物的彌散析出，可產生沉淀硬化作用。

 

對鋼的力學性能的作用

1）當鈦以固溶態存在于鐵素體之中時，其強化作用高于Al、Mn、Ni、Mo等，次于Be、P、Cu、Si；

2）鈦對鋼力學性能的影響取決于其存在形態和Ti與C質量比以及熱處理制度。微量的鈦使屈服強度有所提高，但當Ti與C質量比超過4時，其強度和韌性急劇下降。過高的加熱溫度（>1000℃）進行正火或淬火，雖可使強度提高50%，但劇烈降低塑性及韌性；

3）鈦對鋼的韌性，特別是低溫沖擊韌性少有改善作用；

4）鈦能改善碳素鋼和合金鋼額熱強性，提高其持久強度和蠕變抗力。

 

對鋼的物理、化學及工藝性能的作用

1）提高鋼在高溫、高壓氫氣中的穩定性；

2）提高不銹耐酸鋼的耐蝕性，特別是對晶間腐蝕的抗力，原因是防止鉻碳化物在晶界析出而導致的貧鉻；

3）低碳鋼中，當Ti與C質量比達到4.5以上時，由于氧、氮、碳全部被固定，具有很好的應力腐蝕和堿脆抗力；

4）在鉻的質量分數為4%~6%的鋼中加入鈦，能提高再高溫時的抗氧化性；

5）鋼中加入鈦可促進淡化層的形成和較迅速獲得所需的表面硬度，成為“快速氮化鋼”；

6）改善低碳錳鋼和高合金不銹鋼的焊接性。

 

在鋼中的作用

1）鈦的質量分數超過0.025%時，可作為合金元素考慮；

2）鈦作為合金元素在普通低合金鋼、合金結構鋼、合金工具鋼、高速工具鋼、不銹鋼、耐熱鋼、永磁鋼、永磁合金及鑄鋼中均已得到應用；

3）鈦越來越多地被應用于各種先進材料，稱為重要的戰略物質。

 

在鋼的不良影響

1)含Ti鋼，特別是低碳之Ti鋼，往往因其鋼液粘度較大，而使其中非金屬加雜，不易分離浮出應一致，在防止造成缺陷應注意。可在冶煉時注意高溫操作和鋼液的脫氧。

2)淬火鈦鋼硬度隨含Ti量增加而降低。因為TiC非常穩定，甚至加熱到1300℃都不能溶入到固溶體而減少了合金固溶體中的碳濃度的緣故。

3)鈦與N、0有很大的親和力而極易成形TiN和Ti02，鋼錠在較低溫度時，就形成了較多的非金屬夾雜和皮下多孔等缺陷

4)Ti也是鐵素體形成元素，所以其含量較多(>2%)就易生成鐵素體8相或其它脆性相而使韌性降低。

5)同V一樣，含Ti達0.05%時就將使硅鋼矯頑力降低，這可能是脫氧的作用，它對硅鋼還會促進其二次再結品，這倒可得粗晶而改善磁性。

 

Zr

鋯（Zr）元素在鋼材中的應用雖然較為少見，但在某些特定情況下，添加鋯可以顯著改善鋼材的性能。鋯元素在鋼中主要起到細化晶粒的作用，通過形成穩定的碳化物、氮化物或氧化物夾雜物，鋯能夠抑制晶粒的長大，從而提高鋼材的強度和韌性。此外，鋯還可以增強鋼材的抗腐蝕性能，特別是在高溫和腐蝕性環境中使用的鋼種中。鋯的加入還可以改善鋼材的焊接性能和高溫抗氧化性，使其在航空航天、核工業和高溫應用領域中具有更廣泛的應用前景。

 

對鋼的顯微組織及熱處理的作用

1）鋯是高熔點的稀有金屬，是碳化物形成元素，在煉鋼過程中是強力的脫氧和脫氮元素，并有脫氫及脫硫的作用；

2）鋯能細化鋼的奧氏體晶粒；

3）固溶于奧氏體中鋯提高鋼的淬透性；但若較多地以ZrC形態存在，則降低淬透性。

 

對鋼的力學性能的作用

1）鋯降低鋼的應變時效傾向和回火脆性；

2）在改善低合金鋼的低溫脆性方面的作用，鋯強于釩；

3）鋯能減輕鋼的藍脆傾向；

 

對鋼的物理、化學及工藝性能的作用

1）低碳鎳鉻不銹鋼中加入少量的鋯可防止晶間腐蝕；

2）鋯與硫形成硫化物，可有效防止鋼的熱脆；含銅鋼中加入鋯，可顯著減輕龜裂傾向；

3）高顯著提高高碳工具鋼和高速鋼的切削壽命；

4）鋯能改善鋼的焊接性。

 

在鋼中的作用

1）鋯產量稀少，價格昂貴，在鋼中的溶解度很小，在普通鋼中很少使用，而主要用于特殊用途的鋼和合金中。

2）鋯在核反應堆材料及特殊耐蝕設備方面有重要應用，以鋯為基可形成大塊非晶材料。

 

Mo

鉬（Mo）元素在鋼材中起著重要的作用，主要用于提高鋼的強度、硬度和耐磨性。它通過細化晶粒和抑制晶界的脆化，改善鋼材的韌性和抗沖擊性能。此外，鉬還增強鋼的耐腐蝕性，特別是在高溫和酸性環境下，廣泛應用于不銹鋼和耐熱鋼的生產。鉬還能提高鋼的淬透性，使鋼在熱處理過程中獲得更優異的性能，是制造高強度低合金鋼、工具鋼及不銹鋼的重要合金元素。

 

對鋼的作用

1、可明顯的提高鋼的淬透性和熱強性，防止回火脆性，提高剩磁和嬌頑力；

2、鉬能使鋼的品粒細化，提高淬透性和熱強性能，在高溫時保持足夠的強度和抗蠕變能力(長期在高溫下受到應力，發生變形，稱蠕變)。結構鋼中加入鉬，能提高機械性能。還可以抑制合金鋼由于火而引起的脆性。在工具鋼中可提高紅性。

3、鉬可增加鋼之最大強度及硬度，因此在合金鋼中也頗為重要。

a.能改善鋼在高溫之抗拉及潛變強度。

b.在工作紅熱情況下，能使鋼之硬度保持不變。

c.高速工具鋼含鉬，可予以較佳之切割性能。

d.合金鋼中加入鉬可去除回火脆性。

4、提高鋼的淬透性，含量0.5%時，能降低回火脆性，有二次硬化作用。提高熱強性和蠕變強度，含量2%~3%時，提高抗有機酸及還原性介質腐蝕能力;

 

對鋼的不良影響

1)有揮發性，在加熱時，會生成褐色煙氣(氧化鉬)發生蒸發。

2)促進脫碳，所以為防止脫碳其淬火溫度應較一般降低10~20℃，阻礙石墨化。

3)Mo是鐵素體形成元素，所以為了得到奧氏體，應相應多加Ni、Mn等奧氏體形成元素。否則當Mo含量較多時就易出現鐵素體8相或其它脆性相而使韌性降低。

4)Mo降低鋼導熱率的作用同W，但Mo可防止過熱。

5)Mo鋼比碳鋼變形抗力高。

 

Al

鋁（Al）元素在鋼材中主要作為脫氧劑和細化晶粒的元素使用。鋁能夠有效去除鋼液中的氧，提高鋼材的純凈度。同時，鋁還可以細化鋼材的晶粒結構，增強鋼的強度和韌性。此外，鋁與氮形成的AlN析出相能夠抑制晶粒長大，從而提高鋼材的高溫強度和耐蠕變性能。然而，鋁的過量添加可能導致生成脆性相，影響鋼材的延展性和焊接性能。因此，在鋼材生產中需要精確控制鋁的含量，以平衡其正面和負面影響。

 

對鋼的顯微組織及熱處理的作用

1、能細化鋼的晶粒組織，阻抑低碳鋼的時效.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度等.

2、鋁是鋼中常用的脫氧劑。鋼中加入少量的鋁，可細化品粒，提高沖擊韌性，如作深沖薄板的08AI鋼。鋁還具有抗氧化性和抗腐蝕性能，鋁與鉻、硅合用，可顯著提高鋼的高溫不起皮性能和耐高溫腐蝕的能力。

3、鋁的缺點是影響鋼的熱加工性能、焊接性能和切削加工性能。

(1)用作煉鋼時的脫氧定氮劑，細化晶粒，抑制低碳鋼的時效，改善鋼在低溫時的韌性，特別是降低了鋼的脆性轉變溫度;

(2)提高鋼的抗氧化性能。曾對鐵鋁合金的抗氧化性進行了較多的研究:4%AI即可改變氧化皮的結構，加入6%Al可使鋼在980℃以下具有抗氧化性。當鋁和鉻配合并用時，其抗氧化性能有更大的提高。由于鋁的這一作用，近年來，常把鋁作為合金元素加入耐熱鋼中。

(3)鋁還能提高對硫化氫和V205，的抗腐蝕性。

 

對鋼的不良影響

②    促進鋼的石墨化，減少合金相中的碳溶濃度，所以硬度、強度降低。

②加速脫碳當AI含量增加至3~5%時，8~9%將會大大地促進鋼錠的柱狀結晶過程。因此而大大增加鋼的機械熱加工的困難，也使鋼極易脫碳。(其熱加工之所以困難是因為該合金鋼錠具有粗品結構，且其品體的解理極弱，所以導熱性低，加熱時容易出現大的溫度差而鍛裂，甚至鋼錠的去皮加工都會使其晶界氧化而破壞。此外，它在800℃以上的高溫長時間停置也極易變脆。

 

Cu

銅（Cu）元素在鋼材中主要起到提高耐腐蝕性的作用。銅的加入能夠顯著增強鋼材在大氣環境中的耐腐蝕性能，特別是提高耐候鋼的抗銹蝕能力。此外，適量的銅可以提升鋼材的強度和硬度，而不會顯著降低其延展性和韌性。不過，當銅含量較高時，可能會導致鋼材在高溫加工過程中出現熱脆現象，從而影響鋼材的熱加工性能。因此，在鋼材中添加銅時需要平衡其對耐腐蝕性和加工性能的影響。

 

對鋼的的作用

1、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更為明顯；2、銅能提高強度和韌性，特別是大氣腐蝕性能。缺點是在熱加工時容易產生熱脆，銅含量超過0.5%塑性顯著降低。當銅含量小于0.50%對焊接性無影響;

3、合金鋼中銅之含量不可以超過1.5%，否則會使鋼變脆：

a.銅在鋼中有抵抗大氣腐蝕之性能。低碳鋼內含銅1%，其抵抗大氣腐蝕性約較不含銅者高出四倍。在不銹鋼中加銅 3-4%，亦有助不銹鋼之防蝕作用；

b.可以增加鋼的強度，但不宜超過0.2%。

4、含量低時，作用和鎳相似，含量較高時，對熱變形加工不利，如超過0.30%時，在熱變形加工時導致高溫銅脆現象，含量高于0，75%時，經固溶處理和時效后可產生時效強化作用。在低碳合金鋼中，特別是與磷同時存在。可提高鋼的抗大氣腐蝕性，2%一3%的銅在不銹鋼中可提高對硫酸、磷酸及鹽酸等的抗腐蝕性及對應力腐蝕的穩定性。

 

對鋼的的不良影響

1)含Cu量較高時將導致鋼具熱脆性，而使熱鍛軋加工困難。

2)含Cu過多會使矯頑力和磁滯損失增加，于鋼不利。

3)“銅脆"當Cu>0.2%時，加熱過程由于表面發生選擇性氧化，使Fe先Cu而發生氧化，而表層Cu含量即相對增加形成一層薄膜，然后向擴散形成含Cu網絡，在1030℃即容易鍛裂。適量加Ni可生成熔點較高的Cu-Ni固溶體，可降低“銅脆”。綜合來說，含Cu<0.7%會溶于a-Fe中，促使碳不氧化，對磁性無大影響。含Cu=0.5%時，防銹能力可提高15倍;含Cu>0.7%時將出現不均勻混合物，而使矯頑力和磁滯損失增加，并使銅變脆。

 

Nb/Ta

對鋼的顯微組織及熱處理的作用

1）Nb、Ta均為難熔的稀有金屬元素，在元素周期表中與V同族，其在鋼中的作用與V、Ti、Zr類似，和碳、氮、氧都有很強的親和力，形成極為穩定的化合物；

2）Nb、Ta在鋼中的主要作用是細化晶粒，提高晶粒粗化溫度；

3）Nb、Ta以固溶態存在時，提高鋼的淬透性和淬火后的耐回火性；以碳化物存在時，則降低淬透性。

 

對鋼的力學性能的作用

1）鋼中加入質量分數為0.005%~0.05%Nb能提高屈服強度和沖擊韌性，降低其韌脆轉變溫度；

2）在鉻的質量分數低于16%的低碳馬氏體耐熱不銹鋼中加入鈮，可以降低其空冷硬化性，避免回火脆性，提高蠕變強度，降低蠕變速率。

 

對鋼的物理、化學及工藝性能的作用

1）改善奧氏體型不銹鋼抗晶間腐蝕的性能；在高鉻鐵素體鋼中，改善高溫不起皮性和抗濃硝酸侵蝕的性能；

2）在奧氏體型無磁鋼中，加入鈮和采用沉淀強化熱處理，可有效提高其屈服強度而不損害其磁性能；

3）在低碳普通合金鋼和高鉻馬氏體鋼中加入鈮可改變焊接性；在Cr18Ni8鋼中加入鈮后，其冷作硬化率較大，冷邊形較困難，焊接性能也較差。

 

在鋼中的作用

1）加入少量鈮應用于：建筑用低碳普通合金鋼、滲碳及調質合金鋼、高鉻耐熱不銹鋼、奧氏體不銹耐熱鋼、無磁鋼等；

2）Nb、Ta資源在我國較為豐富，但在世界范圍內儲量很少，且有其它重要用途。

 

W

鎢（W）元素對鋼材的影響主要體現在提高鋼材的硬度、耐磨性和高溫強度。鎢能夠形成穩定的碳化物（如WC），這些碳化物在鋼的顯微組織中起到強化作用，從而顯著提升鋼材的硬度和耐磨性能。此外，鎢還可以提高鋼材的高溫穩定性，使其在高溫條件下保持較高的強度和硬度。因此，鎢通常用于工具鋼和高速鋼中，賦予這些鋼種卓越的切削性能和耐高溫能力。

 

對鋼的顯微組織及熱處理的作用

1）鎢是難熔金屬，在鋼中的行為與Mo類似，即縮小奧氏體相區。并是強碳化物形成元素，部分地溶于鐵中；

2）鎢對鋼的淬透性的作用不如Mo和Cr，當以W的特殊碳化物存在時，則降低鋼的淬透性和淬硬性；

3）鎢的特殊碳化物阻止鋼晶粒的長大，降低鋼的熱敏感性；

4）鎢顯著提高鋼的耐回火性；

 

對鋼的力學性能的作用

1）鎢提高了耐回火性，其碳化物十分剪影，因而提高了鋼的耐磨性，還使鋼具有一定的熱硬性；

2）提高鋼在高溫時的蠕變抗力，其作用不如鉬強

 

對鋼的物理、化學及工藝性能的作用

1）鎢顯著提高鋼的密度，強烈降低鋼的熱導率；

2）顯著提高鋼矯頑力和剩余磁感；

3）鎢對鋼的耐蝕性和高溫抗氧化性無有利作用，含鎢鋼在高溫時的耐熱性顯著下降，但鎢能提高鋼的抗氫作用的穩定性；

4）含鎢的高速鋼塑性低，變形抗力高，熱加工性能較差；

5）高合金鎢鋼在鑄態中存在易熔相的偏析，鍛造溫度不能高，并應防止高碳鎢鋼中由于碳的石墨化造成墨色斷口缺陷。

 

在鋼中的不良影響

1)增加脫碳(碳化物穩定)阻止石墨化。

2)W是強碳化物元素，應防止碳化物不均影響性能而成廢品(可增加鐓拔數及正火處理糾正)。3)含W>9%時硬度顯著提高，而6、ψ顯著降低。

4)W使鋼導熱率降低，含W>10%其導熱率只有純鐵的0.7倍。

5)含W增加，可鍛溫度范圍降低。

 

Be

對鋼的顯微組織及熱處理的作用

1）Be是稀有輕金屬元素，和氧及硫都有極強的親和力，在煉鋼中是立項的脫氧去硫劑；

2）Be在鋼中縮小奧氏體相區，以固溶態存在的Be增加鋼的淬透性；

3）Be與Fe能形成金屬間化合物，與碳形成特殊碳化物，成分配制和處理恰當時，能產生極強的沉淀強化作用。

 

對鋼的力學性能的作用

1）對鐵素體有很強的固溶強化作用；

2）Be可改善鋼的高溫強度及抗蠕變性能。

 

對鋼的物理、化學及工藝性能的作用

1）在因瓦而今和恒彈性合金中加入質量分數為0.5%~1.0%的Be并調整其它成分可改善性能；2）Be的某些化合物對人體有害，在冶煉時應采取足夠防護措施。

 

在鋼中的作用

1）由于Be屬于稀有元素，價格昂貴，在一般合金鋼中較少使用；

2）主要用于原子能工業及軍工中的某些特殊用途鋼和合金。

 

RE

對鋼的顯微組織及熱處理的作用

1）稀土元素化學性質活潑，在鋼中與硫、氧、氫等化合，是很好的脫硫劑和去氣劑，能消除砷、銻、鉍等元素的有害作用，改變鋼中夾雜物的形態和分布，起到凈化作用，改善鋼的質量；

2）稀土元素在鐵中的溶解度很低，不超過0.5%；

3）除鑭和鐵不能形成中間化合物外，所有其它已研究過的稀土元素都和鐵形成中間化合物。

 

對鋼的力學性能的作用

1）提高鋼的塑性和沖擊韌度，特別是低溫韌性；

2）提高耐熱鋼、電熱合金和高溫合金的抗蠕變性能；

3）稀土元素在某些鋼中有細化晶粒，均勻組織的作用，從而有利于綜合力學性能的改善。

 

對鋼的物理、化學及工藝性能的作用

1）提高鋼的抗氧化性；

2）提高18-8型不銹鋼的乃是性能（包括在濃硝酸中的耐蝕性）；

3）稀土元素能提高鋼液的流動性，改善澆注的成品率，減少鑄鋼的熱裂傾向；

4）顯著改善高鉻不銹鋼的熱加工性能；

5）改善鋼的焊接性。

 

在鋼中的作用

1）在普通低合金鋼、合金結構鋼、軸承鋼、工具鋼、不銹和耐蝕鋼、電熱合金以及鑄鋼中得到應用；

2）為了穩定獲得稀土元素改善鋼的組織和性能的效果，應注意準確控制稀土在鋼中的含量；3）我國富產稀土元素，有關稀土在鋼中的作用機理和開發應用還應大力加強。

 

Pb/Bi

對鋼的顯微組織及熱處理的作用

1）鉛與鉍實際上不溶于鋼中，其沸點都很低，冶煉過程中大部分化為蒸汽逸出，因而在鋼中的殘留量很低，為了特殊用途需要增加Pb、Bi含量時，須在澆鑄過程中加入；

2）由于含量很低，對組織和熱處理的影響不顯著。

 

對鋼的力學性能的作用

1）對鋼的強度無明顯影響，使鋼的塑性略有下降，使沖擊韌性有較大降低；

2）在高強度鋼中，鉛對疲勞極限有下降的作用。

 

對鋼的物理、化學及工藝性能的作用

1）鉛顯著改善鋼的切削加工性能，使切削碎斷，增加切削時工具與工件之間的潤滑，降低切削溫度和動力消耗，延長工具壽命，提高切削速度；

2）其改善切削加工性能的作用，在硫、磷含量較高的鋼中尤為顯著。

 

在鋼中的作用

1）含有質量分數為0.2%左右鉛的鋼有“超級易切鋼”之稱；

2）含鉛鋼中需防止鉛的偏析，并對鉛蒸氣進行防護。

 

Co

鈷（Co）元素在鋼材中主要起到強化和穩定化作用。鈷是稀有的貴重金屬，多用于特殊鋼和合金中，如熱強鋼和磁性材料。它能提高鋼材的高溫強度和耐熱性，增強鋼的淬透性，并且在高溫下保持鋼材的硬度和強度。此外，鈷還能夠改善鋼的抗氧化性和耐腐蝕性，特別是在含有高鉻的合金鋼中，這使得鈷在高性能工具鋼和耐熱合金中的應用尤為重要。然而，鈷的添加通常會增加鋼材的成本，因此在實際應用中需要權衡其性能提升與成本之間的關系。

 

對鋼的顯微組織及熱處理的作用

鈷為制造合金鋼之重要元素，在鋼中可以生成碳化物，它具有以下特性:

a.鈷可代替鎳，如增加強度及耐熱等性能。

b.會降低鋼的硬化能。

c.能提高鋼之淬火溫度。

d.增加鋼之保磁能力，故為制造磁石鋼之主要元素。

1)能細化晶粒，可降低鋼的過熱傾向性，向高速鋼中加Co，可提高其耐用度。

2)能提高鋼的熱強性(熱硬性)，它給高速鋼增加了合金化的強度和促進回火碳化物形成。

3)能提高磁鋼的矯頑力又同時提高它對磁堿留感應值，所以對磁鋼有良好的影響(它本身即為磁性物質)。

4)含碳量很高時會促進鋼中碳石墨化。

 

對鋼的不良影響

1）含量過高，難以鍛造。因為易析出硬而脆的金屬化合物。

2)有相當高的脫碳傾向性。

3)價格昂貴，所以下列各種鈷鋼都很少使用。

4)鈷的一個特性是:降低奧氏體的穩定性，促使鋼中奧氏體等溫轉變曲線(C-曲線)左移。

5)因為易析出硬而脆的金屬間化合物使機性變壞。

 

Mg

鎂（Mg）元素在鋼材中的含量通常很低，但它可以顯著影響鋼材的顯微組織和性能。鎂常用于細化鋼材中的晶粒，并可作為脫氧劑和脫硫劑，幫助減少夾雜物的數量和尺寸，從而改善鋼材的純凈度和力學性能。此外，鎂能夠改變夾雜物的形態，使其更為圓整，從而提高鋼材的延展性和韌性。然而，過多的鎂可能導致鋼液的流動性降低，并在某些情況下引起夾雜物的增多，進而影響鋼材的機械性能和加工性能。

 

對鋼的顯微組織及熱處理的作用

細化晶粒：鎂的添加可以顯著細化鋼材的晶粒結構。鎂在鋼液中形成鎂化物（如MgO），這些化物作為細化劑，有助于減少晶粒尺寸，提高鋼材的均勻性和強度。

改變夾雜物形態：鎂可以與鋼中的硫和氧反應，形成鎂硫化物（如MgS）和鎂氧化物（如MgO）。這些鎂化物通常是較為圓整和均勻分布的夾雜物，相較于鐵硫化物（FeS），它們對鋼材的力學性能影響較小，從而改善鋼材的延展性和韌性。

減少夾雜物數量：鎂的添加能夠減少鋼液中的有害夾雜物，增強鋼材的純凈度和整體性能。鎂通過與硫反應生成穩定的鎂硫化物，從而降低了鋼中的硫含量。

提高熱處理穩定性：鎂的存在能穩定鋼材的顯微組織，減少熱處理過程中晶粒的粗化現象，使得鋼材在高溫處理后仍保持較好的力學性能。

影響相變行為：鎂對鋼中的相變行為有一定影響，特別是在高溫熱處理過程中。鎂化物可以改變鋼材中的相變動力學，影響最終的顯微結構和機械性能。

改善熱處理后的機械性能：由于鎂可以細化晶粒和改善夾雜物的性質，這些效應有助于提高鋼材在熱處理后的強度和韌性，尤其是在高溫處理和冷卻過程中。

在鋼中的不良影響夾雜物增多：過量的鎂可能導致鋼液中形成較多的鎂氧化物或鎂硫化物夾雜物，這些夾雜物可能影響鋼材的內部質量和均勻性。

鋼液流動性下降：鎂在鋼液中會與其他元素反應，可能導致鋼液的流動性降低，從而影響鑄造過程和鋼材的加工性能。

晶粒粗化：在某些情況下，鎂的存在可能會導致鋼材中的晶粒粗化，從而影響鋼材的顯微組織和性能，特別是在高溫條件下。

影響焊接：鎂的存在可能會對鋼材的焊接性能產生負面影響，導致焊縫處的裂紋或缺陷，影響焊接接頭的強度和穩定性。

生產成本：雖然鎂的使用可以改善鋼材的性能，但過量添加鎂可能增加生產成本，同時需要額外的控制和處理措施，以確保鋼材的質量。

 

RE

在鋼中的作用

包括鑭系元素及釔和鈧等17個元素，有脫氣、脫硫和消除其他有害雜質作用，改善鋼的鑄態組織，0.2%的含量可提高抗氧化性、高溫強度及蠕變強度，增加耐蝕性。

 

Sn

對鋼的作用

周期系第ⅣA族元素，原子序數50，原子量118.69，有白錫，灰錫，脆錫三種同素異構體，密度:白錫7.28g/cm3,灰錫5.75 g/cm3,，脆錫6.32-6.56g/cm3,熔點:白錫231.88℃，灰錫231.99℃，脆錫231.99℃。沸點:白錫2260℃，灰錫2270℃，錫2260℃錫可大大降低鋼及合金的高溫機械性能，對鋼的加工性能也十分有害。在鋼中加入少量錫時能提高鋼的耐腐蝕性，其強度也有一定提高，而對塑性卻影響不大。

 

在鋼中的不良影響

影響延展性：錫的存在可以導致鋼材的脆性增加。錫與鋼中的其他元素（如碳）反應生成脆性化合物，從而顯著降低鋼材的延展性和韌性。

產生有害夾雜物：錫可能與鋼中的硫和氧等元素反應，形成有害的錫化物或其他夾雜物。這些夾雜物會在鋼材的顯微組織中分布不均，導致鋼材的機械性能下降。

影響熔煉質量：錫在鋼液中的存在會影響熔煉過程和鋼液的流動性，可能導致鋼液的處理變得更加困難，進而影響最終產品的質量。

干擾熱處理效果：在鋼材的熱處理過程中，錫可能與其他元素反應，干擾正常的熱處理過程，影響鋼材的硬度和機械性能。

 

As

對鋼的顯微組織及熱處理的作用

周期系V A族元素，原子序數33，原子量74.92，俗名砒，有灰，黃，黑三種同素異構體，密度5.727g/cm3，熔點717℃，613℃升華。

砷在鋼中常以Fe2As,Fe3As2,FeAs及固溶體形式存在，易發生偏析現象，砷與磷，銻同族，對鋼性能影響有類似之處，砷能提高鋼的抗拉強度和屈服點，增強抗腐蝕和抗氧化性能，但砷含量較高時(如大于0.2%)，則使鋼的脆性增加，延伸率，斷面收縮率及沖擊韌性降低，并影響焊接。

 

Bi

對鋼的顯微組織及熱處理的作用

周期系V A族元素，原子序數83，原子量208.98，密度9.8g/cm3,熔點271.4℃沸點1560±5℃，由于鉍在鋼中含量幾乎不熔，在冶煉過程中，絕大部分以蒸汽逸出，故鉍在鋼中含量極微。它易偏析于品間，相間，它在晶間濃度甚至可為在合金整體濃度的8100倍，它的存在因而引起鋼的脆性，它能使不銹鋼熱態韌性降低，如含鉍量較多，還會降低鋼的塑性，影響鋼的高溫強度，致使不銹鋼擠壓材產生裂紋。如作特殊用途加入少量鉍入鋼中，則可顯著改善鋼的切削加工性能。

 

Cd

 

對鋼的作用

周期系Ⅱ B族元素，原子序數48，原子量112.4，密度8.642g/cm3,熔點320.9℃，沸點765℃。銀白色或鉛灰色有光澤的軟質金屬，具有延展性。鎘鹽有毒，是環保監測的重點項目之一。近年來在鋼鐵表面上鍍鎘作為保護層已得到了廣泛應用。鎘除特殊需要外，它在鋼鐵合金中系有害元素，因它能使鋼鐵的機械性能受到嚴重危害，如發生鎘脆現象。

 

Te

 

對鋼的作用

周期系Ⅵ A族元素，原子序數52，原子量127.60，結晶碲的熔點452℃，沸點1390℃。，密度6.25g/cm3,碲有結晶形和無定性碲兩種同素異性體，結晶碲具有銀白色的金屬外觀。無定形碲(褐色)，密度6g/cm3，熔點449.5±0.3℃，沸點989.8±3.8℃.

碲是高科技領域的重要材料，它運用于航空，軍事，醫藥，冶金，電子等領域。如不是由一位了特殊用途而引入鋼中的碲，它將和Te與S一樣對軟鋼的磁性有顯著的不利影響。碲在鋼鐵幾合金中系有害微量元素，其危害性，它能造成晶間脆化，使其特久強度及塑性降低。因此，作航空材料的高溫合金一般要求碲量<0.001%，目前不少資料提出必須控制碲量<1-0.5ppm。