钢中常见元素的存在状态

钢中常见元素的存在状态 一、碳

碳是钢铁中的主要成分之一，是钢铁分类的重要依据，一般含水量碳量在1。7%以下者为钢，大于1。7%为铁。碳在钢中主要以碳化铁Fe3C和合金元素的碳化物状态存在，如Mn3C、Cr3C2、WC、TiC、NbC等，以这种形式存在的碳，称为化合碳。游离碳包括无定型碳、石墨碳和退火碳等。当碳含水量增加时，其强度和硬度随之增加，而塑性和延展性随之降低，使钢脆且难以加工；反之，随着碳含量的减少，钢的韧性得到增强且易切削加工。 二、硅

硅要钢中主要以固溶体状态存在，其形式为FeSi或更复杂的化合物FeMnSi，也有少部分硅酸盐状态的夹杂物，在高碳硅钢中可能有少量SiC形成。

硅和氧的亲和力仅次铝和钛，而强于锰、铬和钒，所以在炼钢过程中，硅用作还原剂和脱氧剂。硅还能增强钢的抗张力、弹性、耐热性，又能增大钢的电阻系数。故钢中含硅量一般不小于0。10%，作为一种合金元素来考虑，一般不低于0。40%，而硅金刚中含硅量可高达4%以上。 三、锰

锰在钢中主要以固溶体和MnS状态存在，当生成MnS后有多余的锰时，也可组成Mn3C，此外，也有少量的MnSi、FeMnSi等存在。 锰在炼钢中通常作脱氧剂和脱硫剂而特意加入。锰和硫作用可防止热脆，从而提高钢的可锻性。锰在钢中一般含量0。3~0。8%，含量超过0。8%即作锰合金钢。当锰钢中锰含量超过10%时，特别耐磨。 四、磷

磷在钢中主要以固深体、磷化物（Fe2P、Fe3P、FeP）及少量磷酸盐夹杂物的状态存在，常呈析离状态。磷在钢中的分布具有不同程度的偏析现象，所以在取样时应注意代表性。磷通常是钢铁中的有害元素，如Fe3P是一种很硬的物质，易发生冷脆现象影响钢的性能。但在某些情况下，磷能改善钢材的切削性能，故易切钢也要求有较高的磷含量。 五、硫

硫在钢中主要以MnS和FeS状态存在，它易使钢产生热脆，使钢的机械性能降低，同时对钢的耐蚀性、可焊性不利，因此硫是钢的有害元素之一，在普通钢中硫的含量不超过0。05%优质结构钢、工具钢中不超过0。045%或0。05%，高级优质钢中不超过0。020%，但在易切削和高锰钢中硫含量可以高些。

硫在钢中易偏析，因此取样时必须注意代表性。 六、铬

铬在钢中的状态较为复杂，有金属状态、碳化物、硅化物、氮化物、氧化特等状态，其中以铬的碳化物状态较为稳定。

铬是合金元素中应用最广泛的元素之五，铬能提高钢的机械性能和耐磨性，也可增加钢的淬透性及淬火后的抗变形能力，增加钢的硬度、弹性等。 七、镍

镍在钢中主要以固溶体形式存在，也有以碳化物状态存在。由于镍在钢中不易形成稳定的化合物，所以大多数含镍钢和合金都溶于酸，但浓硝酸易使镍钝化，回此在溶解含镍钢时，一般采用稀硝酸和稀盐酸。 八、钼

钼在钢中主要以固溶体和碳化物（MoC、Mo2C）的形式存在。钼作为合金元素加入，能增加钢的强度，而不降低其可塑性和韧性，同时能使钢在高温下有足够的温度，并改善钢的各种性能。

九、钒

钒和硫、氮、氧都有极强的亲和力，能形成相应的极为稳定的化合物，但在钢中主要以碳化物（V4C3、V2C、VC）形式存在，也有以固溶体状态存在的。 钒在钢中的作用主要是使钢具有特殊的机械性能。提高钢的抗张强度和屈服点，提高工具钢的使用寿命。 十、钛

钛和氧、氮、碳都有极强的亲和力，因此它是一种良好的脱氧剂和固定氮和碳的有效元素，因此，钛在钢中除固溶体外，还存在氮化钛、氧化钛和碳化钛等。 十一、铌

铌在钢中主要以金属化合物Fe3Nb和碳化铌等状态存在。铌作为合金元素加入钢中能显著提高钢的强度和抗腐蚀性，性病钢的焊接性能。 十二、铝

铝在钢中主要以金属固溶体状态存在，少部分以氧化铝的氮化铝等化合物形式存在。所谓酸溶铝是指金属铝和氮化铝而言。酸不溶铝主要指氧化铝。

铝是钢的良好脱氧剂、去气剂和致密剂。铝作为合金元素加入钢中能提高钢的抗拒氧化性、改善钢的电磁性能，提高渗氮钢的耐磨性和疲劳强度等。