钢材的化学性能

钢材的化学性能《土木工程材料试验与检测》课程学习情境：建筑钢材教学准备钢材化学性能钢是以铁为主要元素、含碳量一般在2%以下，并含有其他元素的材料。教学准备钢材化学性能目前在钢材中常用的合金元素有：有益合金元素：铬(Cr)，锰(Mn)，镍(Ni)，硅(Si)，铝（Al），钒(V)，钛(Ti)和稀土元素(Re)等。有害元素：磷（P），硫（S）,氮（N），氧（O）,氢（H）等。碳有益元素有害元素钢材的化学性能1、碳——决定钢材性能的主要元素

随着含碳量的增加，钢的强度和硬度提高，塑性和韧性下降。但当含碳量大于1.0%时，由于钢材变脆，强度反而下降。钢材的化学性能碳有益元素有害元素2.有益合金元素铬（Cr）：在结构钢和工具钢中，铬能显著提高强度、硬度和耐磨性，但同时降低塑性和韧性。铬又能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性，因而是不锈钢，耐热钢的重要合金元素。

钢材的化学性能碳有益元素有害元素有益合金元素锰（Mn）：在炼钢过程中，锰是良好的脱氧剂和脱硫剂，一般钢中含锰0.30－0.50%。较一般钢量的钢不但有足够的韧性，且有较高的强度和硬度，提高钢的淬性，改善钢的热加工性能钢材的化学性能碳有益元素有害元素有益合金元素镍(Ni)：镍能提高钢的强度，而又保持良好的塑性和韧性。镍对酸碱有较高的耐腐蚀能力，在高温下有防锈和耐热能力。

钢材的化学性能碳有益元素有害元素有益合金元素硅（Si）：在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂，硅能显著提高钢的弹性极限，屈服强度和抗拉强度，但硅量增加，会降低钢的焊接性能。

钢材的化学性能碳有益元素有害元素有益合金元素铝(Al)：铝是钢中常用的脱氧剂。钢中加入少量的铝，可细化晶粒，提高冲击韧性，铝还具有抗氧化性和抗腐蚀性能。铝的缺点是影响钢的热加工性能、焊接性能和切削加工性能。

钢材的化学性能碳有益元素有害元素3.有害元素磷（P）：在一般情况下，磷是钢中有害元素，增加钢的冷脆性，使焊接性能变坏，降低塑性，使冷弯性能变坏。钢材的化学性能碳有益元素有害元素有害元素硫（S）：硫使钢产生热脆性，降低钢的延展性和韧性，在锻造和轧制时造成裂纹。硫对焊接性能也不利，降低耐腐蚀性。但在钢中加入0.08-0.20%的硫，可以改善切削加工性，通常称易切削钢。钢材的化学性能碳有益元素有害元素有害元素氮(N):氮虽能提高钢的强度，但会使钢材的塑性特别韧性显著下降，氮还会加剧钢材的时效敏感性和冷脆性，使可焊性变差。

钢材的化学性能碳有益元素有害元素有害元素氧（O）：氧在钢材中大都以氧化物的形式存在，使钢材的强度、塑性和韧性下降。氧的存在还使钢材的热塑性增加，焊接性能变差。钢材的化学性能碳有益元素有害元素有害元素氢（H）：氢以原子的状态溶于钢材中，会产生圆圈状的断裂面，即白点使钢材性能变差。有白点的钢材一般不能用于结构工程。钢材的化学性能碳有益元素有害元素小结化学元素（↑）强度硬度塑性韧性可焊性其他碳（C）<1%↑↑↓↓↓冷脆性↑硅（Si）>1%↓↓↓↓冷脆性↑锰（Mn）↑↑↑脱氧、硫剂钛（Ti）↑↑↓↑强脱氧剂钒（V)

↑时效↓磷（P）↑