钢材性能随着含碳量什么增加,什么下降_材料成分标准

　　随着含碳量的增加，钢的抗拉强度、硬度提高，塑性、韧性降低。

　　钢的主要化学成分是铁（Fe，在普通碳素钢中约占99%）和少量的碳（C）。此外有锰（Mn）、硅（Si）、等有利元素，以及熔炼中很难除尽或混入的硫（S）、磷（P）、氧（O）、氮（N）、氢（H）、等有害杂质元素。在合金钢中还有特意添加以改善钢材性能的某些合金元素,如锰、钒（V）等。碳、锰、硅和杂质元素以及合金元素的含量虽少,但对钢材性能有很大的影向。

　　碳含量对钢的强度、塑性、韧性和焊接性（钢材对焊接的适应性，主要指在一定的焊接工艺条件下获得优质焊接接头的难易程度）有决定性的影向。随着碳含量的增加，钢材的抗拉强度和降服强度提高；但其塑性、冷弯性能和冲击韧性、特别是低温冲击韧性降低，焊接性也变坏。钢结构的钢材不但应有较高的强度，而且应有良好的塑性、较好的焊接性（对焊接结构）和冷弯性能以及必要的韧性。所以结构钢材的碳含量不能过高，通常不超过0.26%。

　　锰是结构钢的常有元素。在碳素钢中多是炼钢时作为脱氧剂加入钢液的元素，通常含量为0.51.6%；在低合金锰钢中是作为合金元素，在A992钢和SN钢种中其含量为0.51.5%左右。钢的锰含量不太多时材料成分标准，能显著改善钢材的冷脆性能，并提高其降服强度和抗拉强度，而又不过多地降低塑性和冲击韧性；锰对脱除钢中有害元素氧的含量有作用；锰还能与钢中的硫在高温下化合成熔点很高（约1600C，远高于钢材的一般加工温度）的硫化锰（MnS），因而减除硫的有害作用，使钢材热加工时因硫而产生裂纹的“热脆”现象减少。但是过量的锰含量会使钢材变脆和塑性降低。

　　硅与钢液中的氧有较强的化用，且能使钢中铁体晶粒细小和散布均匀，是熔炼有较好性能的镇静钢的一种常用的脱氧剂。适量的硅可提高钢材的强度，而对其塑性、冷弯性能、冲击韧性和焊接性无显著的不良影向。过量的硅将降低钢材的塑性和冲击韧性，恶化其抗腐蚀能力和焊接性。结构钢中硅含量一段不超过0.4%（A36钢）或0.55%（SM、SN钢）。

　　钒是熔炼锰钒低合金钢时特意添加的一种合金元素，可提高钢材强度和细化钢的晶粒；钒的化合物具有高温稳定性，使钢的高温硬度提高。A572钢A992钢就是在低合金锰钢基础上加入适量（0.010.15%）的钒而熔炼成功的一种新的强度较高的低合金结构钢。

　　硫和磷是钢中两种十分有害的元素。硫与铁化合生成硫化铁（FeS），散布在纯铁体的间层中，当温度在800～1200C时熔化而使钢材出现裂纹，称为“热脆”现象，使钢的焊接性变坏；硫还将降低钢材的塑性和冲击韧性。因此，应严格限制结构尤其是焊接结构钢材的硫含量，一般要求不超过0.035～0.050%。

　　氧、氮、氢通常是在钢熔融时从空气或水分子分解等进入钢液，在冷却后余留下来的极其有害的元素。氧的有害作用同硫且更甚，增加钢的脆性；氮的作用类似于磷，能显著降低钢材的塑性、冲击韧性并增大其“冷脆”性；氢在低温时易使钢呈脆性破坏，产生所谓“氢脆”破坏现象。因此，较重要的钢结构，尤其是在低温下承受动力荷载的钢结构用钢的上述元素含量也常要求加以限制。