常存元素对碳钢性能的影响

实际使用的碳钢并不是单纯的铁碳合金，其中还含有少量的锰、硅、硫、磷等杂质元素，这些元素是在冶炼过程中由炼钢原料带入的，通常称为常存元素，它们的存在会对钢的性能产生一定的影响。

1.锰的影响

锰在钢中是有益元素。锰主要是炼钢时用锰铁脱氧而残留在钢中的。在碳钢中大部分锰溶入铁素体，形成置换固溶体，起到固溶强化的作用，提高了钢的强度和硬度。此外，锰能与硫形成MnS，从而减轻硫的有害作用。

锰在碳钢中含量一般为0.25%～0.8%，对碳钢性能的影响不显著，在较高含锰量钢中，将锰的含量适当提高到0.90%～1.20%时，可起到一定的强化作用。

2.硅的影响

钢中的硅也是来自生铁和脱氧剂，在钢中也是一种有益的元素。其含量一般在0.4%以下，硅和锰一样能溶入铁素体中，产生固溶强化，使钢的强度、硬度提高，塑性和韧性降低。当硅含量不多、在碳钢中仅作为少量杂质存在时，对钢的性能影响不显著。(www.xing528.com)

3.硫的影响

硫是由生铁和炼钢燃料带入的杂质元素，在钢中是一种有害的元素。硫在钢中不溶于铁，而与铁化合形成化合物FeS，FeS 与Fe 能形成低熔点共晶体，熔点仅为985 ℃，且分布在奥氏体的晶界上。当钢材在1 000 ℃～1 200 ℃进行压力加工时，由于共晶体熔化会使钢沿着奥氏体晶界开裂而变脆，这种现象称为“热脆”，为此，钢中硫的含量必须严格控制。在钢中增加锰的含量，使之与硫形成熔点为1 620 ℃的MnS，可消除硫的有害作用，避免热脆现象。

4.磷的影响

磷是由生铁带入钢中的有害杂质元素，磷在钢中能全部溶入铁素体，使钢的强度、硬度有所提高，但却使常温下钢的塑性、韧性急剧降低，使钢变脆，这种情况在低温时更为严重，称为冷脆。一般希望冷脆转变温度低于工件的工作温度，以免发生冷脆。而磷在结晶过程中，由于容易产生晶内偏析，使局部区域含磷量偏高，导致冷脆转变温度升高，从而发生冷脆。冷脆对在高寒地带和其他低温条件下工作的结构件具有严重的危害性，此外，磷的偏析还会使钢材在热轧后形成带状组织。

在钢中要严格控制磷的含量，一般钢中含磷量应小于0.045%。但含磷量较多时，由于脆性较大，在制造炮弹钢以及改善钢的切削加工性方面则是有利的，例如，有利于在切削时形成断裂切屑，从而提高切削效率和减少对刀具的磨损，这种易切削钢主要用于在自动机床上生产批量大、受力不大的零件。