化学元素对材料性能的影响有哪些？

钢铁材质单中，C、Si、Mn、P等起什么作用？

小小一个元素含多含少，都会引起材料性能和用途的变化，因此我们集中整理了此块知识，供大家学习参考：

1、C 元 素 

C元素为钢铁材料中最主要的合金元素。C在钢铁材料中以间隙固溶或碳化物方式存在。

通常按C元素含量，可将钢材分为低碳钢（含C量小于0.25%），中碳钢（含C量0.25%-0.6%），高碳钢（含C量大于0.6%）。当C含量小于等于100ppm时，一般可将其细分为超低碳钢。

一般来说在钢材中，含C量越高，钢的强度、硬度就越高，但塑性、韧性也会随之降低；反之，含C量越低，钢的塑性、韧性越高，其强度、硬度也会随之降低。

C元素为奥氏体稳定元素，采用组织强化的钢种通常具有较高的碳含量，如DP钢、TRIP钢、CP钢、QP钢等。

深冲及超深冲用途的钢种，通常采用超低碳成分进行生产。

2、Si 元 素 

Si在炼钢过程中主要作为还原剂和脱氧剂存在，当含量大于0.5%时可认为是作为合金元素进行添加，可显著提高钢材的屈服强度和屈强比，Si超过3%时显著降低钢的塑性和韧性，提高钢的韧脆转变温度。

Si含量较高时会易在热轧带钢表面产生红铁皮，后续酸洗不易清洗。且Si含量较高会提高钢材耐腐蚀性能，降低钢材的涂覆性能。

3、Mn 元 素 

Mn可与Fe无限互溶，在钢铁材料中主要以置换固溶方式存在。是钢铁材料中主要强化元素之一。添加Mn可提高钢材的强度和硬度，提高钢材“淬透性”是高强钢中重要强化元素之一。

Mn在钢铁冶炼中可与S形成高熔点的MnS，进而消弱和消除S的不良影响。

4、S 元 素

一般来说S在钢中是有害元素，含硫较高的钢在高温进行压力加工时，容易脆裂，通常叫作热脆性。

含硫量愈高，热脆现象愈严重，故必须对钢中含硫量进行控制。一般高级优质钢：S＜0.02%-0.03%；优质钢：S＜0.03%-0.045%；普通钢：S＜0.055%-0.7%以下。

硫可使钢强度降低，因此有利於钢的切削，但除了易切钢之外，极少利用。

4、P 元 素  

P元素在钢种一般也为有害元素，P能使钢的可塑性及韧性明显下降，特别的在低温下更为严重。

同时P是强化铁素体作用最强的元素。因此部分钢种采用添加少量P的方法来提高材料的强度。P与铜联合使用，更提高钢的耐大气腐蚀性能。

常见以P作为强化元素的牌号B170P1、HC180Y、B180P2等。

5、Al 元 素 

一般来说Al在钢铁材料中为有益元素，主要作为脱氧剂使用，目前低碳钢产品绝大部分采用Al作为脱氧剂。

Al作为强氧化剂可生成可生成高度细碎的、超显微的氧化物，可阻止钢加热时的晶粒长大，细化晶粒。

作为合金元素，有助于钢的氮化，因而可提高钢的热稳定性，AlN本身在加热时具有高稳定性。

一般低碳钢中Al含量在0.02-0.1%。

6、Nb、Ti、V 元 素

Nb、Ti、V在钢种主要通过形成细小弥散的碳化物，细化晶粒，同时碳化物在钢材发生变形时会对位错滑移产生强烈的阻碍，进而大大提高材料的屈服强度。

一般在低合金高强钢中添加Nb、Ti、V等微合金元素，此类钢种特点为低碳当量下可获得较高屈服，屈强比高，成型较为稳定回弹小，扩孔率一般较高，但成型性一般。

7、Cr、Mo 提高淬透性元素

Cr是中等碳化物形成元素，在所有各种碳化物中，铬碳化物是最细小的一种，它可均匀地分布在钢体积中，所以具有高的强度、硬度、屈服点和高的耐磨性。由于它能使组织细化而又均分布，所以塑性、韧性也好。

Mo元素的添加可细化晶粒，提高马氏体的回火稳定性，与Cr、Ni结合可大大提高淬透性，提高韧性。