常存杂质对钢性能的影响

实际生产中使用的碳钢，不单纯是铁碳合金，还包含有锰、硅、硫、磷等常规杂质元素。它们对钢的性能有一定影响。

1.锰

锰是炼钢时用锰铁脱氧而残留在钢中的。锰大部分溶于铁素体，形成置换固溶体，因此具有固溶强化的作用；锰还能和钢中的硫形成高熔点（1620℃）的MnS，从而减轻硫的有害作用；同时，锰还能增加珠光体的相对质量分数，并使珠光体细化，从而提高钢的强度。因此，锰是钢中的有益元素。碳钢中，锰的质量分数一般在0.25％～0.80％之间。当钢中锰的质量分数较小时，对钢的性能影响不明显。

2.硅

硅是炼钢时用硅铁脱氧而残留在钢中的，其脱氧能力比锰强。硅能溶于铁素体，也具有固溶强化的作用，但同时降低了钢的韧性和塑性。碳钢中，硅的质量分数一般在0.17％～0.37％之间。当钢中硅的质量分数较小时，对钢的性能影响不明显。硅也是钢中的有益元素。

图3-36　常见碳素钢制造的汽车零件

3.硫(www.xing528.com)

硫是炼钢时由矿石和燃料带入钢中的，难以除尽。硫在钢中常以FeS的形式存在，而FeS和硫能形成熔点较低（985℃）的共晶体分布在晶界上，当钢加热到1000～1200℃进行热加工时，共晶体将熔化，而使钢材变得极脆，这种现象称为热脆。

硫对钢的焊接性能有不良影响，会导致焊缝的热裂现象；对于铸钢件，硫的质量分数高时，也会出现热裂现象。因此，硫是钢中的有害元素，必须严格控制钢中硫的质量分数，一般小于0.05％。

4.磷

磷也是炼钢时由矿石带入钢中的。极少量的磷就能显著降低钢的塑性与韧性，在低温时更为严重，这种在低温时使钢严重变脆的现象，称为冷脆。因此，磷也是钢中的有害元素，钢中磷的质量分数一般小于0.045％。

在某些情况下，硫、磷对钢也有有利的一面。如易切钢就是含硫、磷较高的钢。由于硫、磷含量较高，钢的塑性、韧性差，切削加工时切屑易碎断，不易磨损刀具，因此，适宜高速切削。再如，在炮弹钢中加入较多的磷，可使炮弹爆炸时碎片增多，提高杀伤力。