钢材的化学组成（合金元素及常见杂质）

钢材主要化学成分是铁和碳元素，此外钢材在冶炼过程中还会从原料、燃料中引入其他元素，这些元素的含量很少，但对钢材的性能却有着重要的影响。主要分为两类：一类是能优化钢材性能的合金元素，主要有硅、锰、钛、钒等；另一类是劣化钢材性能的杂质，主要有氧、硫、氮、磷等。

1．碳（C）
碳是决定钢材性质的重要元素。土木建筑工程用钢材含碳量不大于0.8%，在此范围内，随着钢中含碳量的增加，强度和硬度增加，而塑性、韧性和冷弯性能相应下降。碳还可显著降低钢材的可焊性，增加钢的冷脆性和时效敏感性，降低抗大气腐蚀能力。
2．硅（Si）
硅在钢中是有益元素，是我国钢筋用钢的主加合金元素，炼钢时起脱氧作用。硅在钢中的含量小于1.0%时，随着含量的增加，钢材的强度、耐疲劳性、耐腐蚀性、抗氧化性随之提高，同时不显著降低塑性和韧性。当含量提高到1.0%～1.2%时，塑性和韧性明显下降，焊接性能变差，并增加钢材的冷脆性。
3．锰（Mn）
锰也是钢中的有益元素，是我国低合金钢的主加合金元素（含量一般在1%～2%范围内）​，在炼钢时起脱氧去硫的作用。锰具有很强的脱氧去硫能力，能消除或减轻氧、硫所引起的热脆性。随着锰含量的增加，可以大大改善钢材的热加工性能，同时能提高钢材的强度、硬度及耐磨性。当锰含量小于1.0%时，对钢材的塑性和韧性无明显影响；当含量大于1.0%时，在提高强度的同时，塑性和韧性有所降低，焊接性能变差，耐腐蚀性降低。
4．钛（Ti）
钛是强脱氧剂，可显著提高钢的强度，但稍降低塑性。由于钛能细化晶粒，故可改善韧性。钛能减少时效倾向，改善焊接性能。
5．钒（V）
钒是弱脱氧剂，也是常用的合金元素。随着钒含量增加，强度有所提高。
以上五种合金元素都是钢中的有益元素，除此之外钢中还含有一些杂质，主要有以下几种：
6．硫（S）
硫是钢中极有害的元素。随着硫含量的增加，钢材的热脆性加大，各种机械性能降低，同时钢材的可焊性，冲击韧性，耐疲劳性和抗腐蚀性均降低。通常，硫的含量要低于0.045%。
7．磷（P）
随着钢中磷含量的提高，钢材的强度提高，塑性和韧性显著下降，特别是温度越低，对塑性和韧性的影响越大，通常，磷含量要低于0.045%。
8．氮（N）
氮对钢材性能的影响与磷相似，可使钢材的强度提高，但塑性特别是韧性明显下降。氮还会加剧钢的时效敏感性和冷脆性，使其焊接性能变差。通常，氮含量要低于0.008%。
9．氧（O）
随着氧含量的增加，钢材的强度有所降低，塑性特别是韧性显著降低，可焊性变差。氧的存在会造成钢材的热脆性。通常，氧含量要小于0.03%。

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