鋼中元素對(duì)鋼鐵性能的影響（七）

P（磷）

P是由礦石帶入鋼中的，一般說磷也是有害元素。磷雖能使鋼材的強(qiáng)度、硬度增高，但引起塑性、沖擊韌性顯著降低。特別是在低溫時(shí)，它使鋼材顯著變脆，這種現(xiàn)象稱“冷脆”。冷脆使鋼材的冷加工及焊接性變壞，含磷愈高，冷脆性愈大，故鋼中對(duì)含磷量控制較嚴(yán)。高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼：P＜0.025%；優(yōu)質(zhì)鋼：P＜0.04%；普通鋼：P＜0.085%。P的固溶強(qiáng)化及冷作硬化作用很好，與銅聯(lián)合使用，提高低合金高強(qiáng)度鋼的耐大氣腐蝕性能，但降低其冷沖壓性能，與硫、錳聯(lián)合使用，改善切削性，增加回火脆性及冷脆敏感性。磷可提高比電阻，且由于容易粗晶而可使矯頑力和渦流損失降低，于磁感而言，則在弱中磁場(chǎng)下磷含量高的鋼磁感會(huì)提高，含P硅鋼的熱加工也并不困難，但由于它會(huì)使硅鋼具冷脆性，含量≯0.15%（如冷軋電機(jī)用硅鋼含P=0.07%～0.10%）。磷是強(qiáng)化鐵素體作用最強(qiáng)的元素。P對(duì)硅鋼再結(jié)晶溫度和晶粒長(zhǎng)大的影響將超過同等硅含量作用的4～5倍。

S（硫）

硫來源于煉鋼的礦石與燃料焦炭。它是鋼中的一種有害元素。硫以硫化鐵(FeS)的形態(tài)存在于鋼中，F(xiàn)eS和Fe形成低熔點(diǎn)(985℃)化合物。而鋼材的熱加工溫度一般在1150～1200℃以上，所以當(dāng)鋼材熱加工時(shí)，由于FeS化合物的過早熔化而導(dǎo)致工件開裂，這種現(xiàn)象稱為“熱脆”。降低鋼的延展性和韌性，在鍛造和軋制時(shí)造成裂紋。硫?qū)附有阅芤膊焕?，降低耐腐蝕性。高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼：S＜0.02%～0.03%；優(yōu)質(zhì)鋼：S＜0.03%～0.045%；普通鋼：S＜0.055%～0.7%以下。由于其切屑發(fā)脆而可得到非常光澤的表面，所以可用于制要求負(fù)荷不大而具高表面光潔度的鋼制件（名為快削鋼），（如Cr14）有意加進(jìn)少量的硫（0.2%～0.4%）。某些高速鋼工具鋼進(jìn)行硫化表面。

Ca（鈣）

鋼中加鈣能細(xì)化晶粒，部分脫硫，并改變非金屬夾雜物的成分、數(shù)量和形態(tài)。與鋼中加稀土的作用基本相似。改善鋼的耐蝕性、耐磨性、耐高溫和低溫性能；提高了鋼的沖擊韌性、疲勞強(qiáng)度、塑性和焊接性能；增加了鋼的冷鐓性、防震性、硬度和接觸持久強(qiáng)度。鑄鋼中加鈣使鋼水流動(dòng)性大為提高；鑄件表面光潔度得到改善,鑄件中組織的各向異性得以消除；其鑄造性能、抗熱裂性能、機(jī)械性能和切削加工性能均有不同程度的增加。鋼中加鈣能改善抗氫致裂紋性能和抗層狀撕裂性能，可延長(zhǎng)設(shè)備、工具的使用壽命。鈣加入母合金中可用作脫氧劑和孕育劑，并起微合金化作用。

Ti（鈦）

鈦和氮、氧、碳都有極強(qiáng)的親和力，與硫的親和力比鐵強(qiáng)，是一種良好的脫氧去氣劑和固定氮和碳的有效元素。鈦雖然是強(qiáng)碳化物形成元素，但不和其他元素聯(lián)合形成復(fù)合化合物。碳化鈦結(jié)合力強(qiáng)，穩(wěn)定，不易分解，在鋼中只有加熱到1000℃以上才能緩慢地溶入固溶體中。在未溶入之前，碳化鈦微粒有阻止晶粒長(zhǎng)大的作用。由于鈦和碳之間的親和力遠(yuǎn)大于鉻和碳之間的親和力，在不銹鋼中常用鈦來固定其中的碳以消除鉻在晶界處的貧化，從而消除或減輕鋼的晶間腐蝕。鈦也是強(qiáng)鐵氧體形成元素之一，強(qiáng)烈的提高了鋼的A1和A3溫度。鈦在普通低合金鋼中能提高塑性和韌性。由于鈦固定了氮和硫并形成碳化鈦，提高了鋼的強(qiáng)度。經(jīng)正火使晶粒細(xì)化，析出形成碳化物可使鋼的塑性和沖擊韌性得到顯著改善，含鈦的合金結(jié)構(gòu)鋼，有良好的力學(xué)性能和工藝性能，主要缺點(diǎn)是淬透性稍差。在高鉻不銹鋼中通常需加入約5倍碳含量的鈦，不但能提高鋼的抗蝕性（主要是抗晶間腐蝕）和韌性；還能組織鋼在高溫時(shí)的晶粒長(zhǎng)大傾向和改善鋼的焊接性能。

Mn（錳）

Mn能提高鋼材強(qiáng)度：由于Mn價(jià)格相對(duì)便宜，且能與Fe無限固溶，在提高鋼材強(qiáng)度的同時(shí)，對(duì)塑性的影響相對(duì)較小。因此，錳被廣泛用于鋼中的強(qiáng)化元素?？梢哉f，基本上所有碳鋼中，都含有Mn。我們常見的沖壓軟鋼，雙相鋼(DP鋼)，相變誘導(dǎo)塑性鋼(TR鋼)，馬氏體鋼(MS鋼)，都含有錳元素。一般，軟鋼中的Mn含量不會(huì)超過0.5%；高強(qiáng)鋼中的Mn含量會(huì)隨著強(qiáng)度級(jí)別的升高而升高，例如馬氏體鋼，錳含量可高達(dá)3%。Mn提高鋼的淬透性，改善鋼的熱加工性能：比較典型的例子是40Mn和40號(hào)鋼。Mn能消除S（硫）的影響：Mn在鋼鐵冶煉中可與S形成高熔點(diǎn)的MnS，進(jìn)而消弱和消除S的不良影響。但是，Mn的含量也是一把雙刃劍。Mn含量并不是越高越好。錳含量的增高，會(huì)降低鋼的塑性以及焊接性能。