合金元素在钢中的作用完整版
常见合金元素在钢中的作用
常见合金元素在钢中的作用合金是由两种或两种以上的金属或非金属元素混合而成的材料，其中一个元素是主要成分，而其他元素被称为合金元素。
在钢中，常见的合金元素有碳、铬、镍、钼、锰、磷、硅等。
每种合金元素在钢中都有不同的作用，下面将详细介绍常见合金元素在钢中的作用。
1.碳（C）：碳是钢中最重要的合金元素之一、通过调节碳含量，可以改变钢的硬度、强度和韧性。
低碳钢具有良好的可塑性和焊接性能，但硬度和强度较低；高碳钢硬度和强度较高，但可塑性较差。
合适的碳含量可以平衡钢的各种性能。
2.铬（Cr）：铬可以增加钢的硬度、抗磨性和耐腐蚀性。
添加铬的合金钢被称为不锈钢，能够抵抗腐蚀和氧化。
铬还能够提高钢的淬透性，使得钢在淬火时的硬化效果更好。
3.镍（Ni）：镍能够提高钢的强度和塑性，并且能够改善钢的耐磨性和耐腐蚀性。
镍还能够提高钢的抗软化和抗氢脆性能，使钢在高温和低温环境下保持其性能。
4.钼（Mo）：钼可以提高钢的硬度、强度和韧性，特别对高温下的钢材有很好的效果。
钼还能够改善钢的热强度和抗氧化性，提高钢在高温环境下的稳定性。
5.锰（Mn）：锰可以提高钢的硬度、强度和韧性，并且能够改善钢的可塑性和冷加工性能。
锰还能够抑制钢中的晶界腐蚀和热处理硬化，提高钢的耐磨性和耐腐蚀性。
6.磷（P）：磷是一种常见的杂质元素，过高的磷含量会降低钢的韧性和塑性，同时还会降低钢的冷加工性能和焊接性能。
因此，在制造高强度低合金钢时，需要控制磷含量。
7.硅（Si）：硅可以改善钢的抗氧化性能和耐腐蚀性，提高钢的热稳定性。
硅还能够提高钢的硬化效果和淬透性，使钢具有更好的耐磨性。
除了上述常见的合金元素外，钢中还可能含有其他合金元素如铜、铝、锡等。
这些合金元素的添加都是为了满足特定的使用要求，如提高钢的特殊性能，调整钢的组织和结构等。
总之，各种合金元素的添加可以通过改变钢的组织和性能来满足不同的使用要求。
钢的使用广泛，涵盖了建筑、机械、航空、汽车等多个领域，因此对合金元素的研究和应用具有重要的意义。
合金元素在钢中的作用
合金元素在钢中的作用Mn：1、在低含量范围（Mn≤0.2）内对钢具有很大的强化作用，提高强度、硬度和耐磨性。
降低钢的临界冷却速度。
2、提高钢的淬透性、稍稍改善钢的低温韧性任性。
3在高含量范围的作用主要奥氏体元素。
Si：1、强化铁素体提高钢的强度和硬度降低钢的临界冷却速度提高钢的淬透性。
2、提高钢在氧化性腐蚀介质中的耐蚀性提高钢的耐热性。
3、磁钢中的主要合金元素。
Cr：1、在低合金范围内，对钢有很大的强化作用，提高钢强度、硬度、耐磨性。
2、降低钢的临界冷却速度提高钢的淬透性。
提高钢的耐热性是耐热钢的主要合金元素。
3、在高合金范围内，使钢具有对强氧化性酸等腐蚀性介质的耐腐蚀能力。
Mo：1、强化铁素体，提高钢的强度、硬度。
2、降低钢的临界冷却速度，提高钢的淬透性。
3、提高钢的耐热和高温强度，是热强钢重要合金元素。
Ni：1、提高钢的强度，而不降低其塑性。
2、降低钢的临界冷却速度，提高钢的淬透性。
3、改善钢的低温韧性。
4、扩大奥氏体区，是奥氏体化的有效元素。
5、本身具有一定耐蚀性，对于一些还原性酸类（硫酸、盐酸）有良好的耐蚀能力。
V：1、在低含量（0.05-0.1% ）提高韧性，细化晶粒。
2、在高含量（>0.2%）时形成V4C3碳化物，提高热强性。
Al：1、炼钢中良好的脱氧作用。
2、细化晶粒，提高钢的强度。
3、提高钢的抗氧化性能，提高不锈钢对强氧化性酸类的耐蚀能力。
Ti、Nb：1、细化晶粒。
2、在不秀钢中改善抗晶间腐蚀的能力。
Cu：1、强化铁素体（质量分数<1.5%。
）2 、提高钢的耐蚀能力（特别是硫酸）。
3 、产生析出强化作用。
（>3.0% ）W：1 、细化晶粒。
2 、提高淬透性。
3 、生成热稳定碳化物和氮化物提高钢的热强性。
Re：1、炼钢中起脱硫去气净化钢液的作用。
2、细化晶粒改善铸态组织（缩小柱状晶区）。
各种合金元素在钢铁中的作用
各种合金元素在钢铁中的作用1.碳（C）：碳是钢铁中最重要的合金元素之一、适当的碳含量可以增强钢铁的硬度和强度。
碳含量低于0.2%的钢称为低碳钢，适用于焊接和冷冲压加工；碳含量在0.2%到0.5%之间的钢称为中碳钢，具有适中的硬度和强度，适用于机械加工和热处理；碳含量大于0.5%的钢称为高碳钢，具有良好的硬度和耐磨性，适用于制作刀具和弹簧。
2.硅（Si）：硅可以提高钢铁的热强度和耐腐蚀性，减少钢铁的热膨胀系数。
适当的硅含量可以提高钢铁的刚性和强度，并且有利于热处理。
3.锰（Mn）：锰可以提高钢铁的韧性和强度。
锰的含量越高，钢的强度和硬度越高。
锰还可以提高钢的耐磨性和耐蚀性。
4.磷（P）：在低碳钢中，磷可减少钢的韧性和冷加工性能。
在高碳钢中，磷可改善钢铁的切削性能。
因此，磷含量需要适度控制。
5.硫（S）：硫可增加钢铁的切削性，但会降低钢铁的塑性和韧性。
因此，在高质量的钢铁制造中，硫含量需要控制在很低的水平。
6.铬（Cr）：铬可以提高钢铁的硬度、耐磨性和耐腐蚀性。
铬还可以改善钢的高温强度和耐氧化性。
不锈钢中的铬含量一般在10%到30%之间。
7.镍（Ni）：镍可以提高钢铁的韧性和耐腐蚀性。
镍还可以改善钢的高温强度和耐疲劳性。
镍含量在不锈钢中一般在8%到25%之间。
8.钼（Mo）：钼可以提高钢铁的强度、硬度和抗热变形能力。
钼还可以改善钢的耐蚀性和耐高温性能。
钼含量在不锈钢中一般在1%到10%之间。
9.钛（Ti）、铌（Nb）、钒（V）等微量合金元素：这些元素通常用作钢铁的强化剂，可以提高钢铁的强度和韧性，同时改善钢铁的热处理性能。
综上所述，合金元素在钢铁中起到非常重要的作用。
通过合适的合金化处理，可以改善钢铁的力学性能、耐蚀性和热处理性能，使其满足不同应用领域的需求。
合金元素在钢中的作用完整版
合金元素在钢中的作用(完整版) 合金元素在钢中的作用钢是一种由铁和碳元素组成的合金，其含碳量通常在0.02%至2.1%的范围内。
在钢的生产过程中，添加其他合金元素可以显著改变钢的性能，以满足多样化的应用需求。
下面详细讨论了合金元素在钢中的主要作用。
1.碳（C）碳是钢中的主要合金元素，其作用主要是提高钢的硬度和强度。
随着碳含量的增加，钢的硬度、强度和耐磨性会提高，但其可塑性和韧性会降低。
过多的碳含量会导致钢的硬度过高，使得材料变得脆且难以加工。
2.锰（Mn）锰是一种可以替代部分铁的合金元素，能有效提高钢的强度和硬度。
同时，锰还可以改善钢的铸造和锻造性能，防止铁素体的过度形成，从而提高材料的韧性。
3.硅（Si）硅可以提高钢的硬度和强度，同时还可以增强钢的抗氧化性和抗腐蚀性。
然而，过量的硅会导致钢的韧性下降。
4.磷（P）和硫（S）磷和硫在钢中通常被视为杂质，因为它们会降低钢的韧性和耐腐蚀性。
然而，它们在某些情况下也可以提高钢的硬度和强度。
例如，磷在工具钢中可以提高其硬度和耐磨性。
5.铬（Cr）铬可以提高钢的硬度、强度和耐磨性，同时还可以提高钢的耐腐蚀性和抗氧化性。
在不锈钢中，铬的作用尤为重要，通常与氮、钼等元素共同作用，以提高不锈钢的强度和耐腐蚀性。
6.钼（Mo）钼可以提高钢的强度、硬度和耐腐蚀性，特别适用于制造热处理零件和高温用零件。
7.钨（W）钨是一种高熔点的合金元素，可以提高钢的热硬性和红硬性，使其在高温下仍能保持高强度和硬度。
这使得钨成为制造耐高温零件和工具的关键元素。
8.钒（V）和铌（Nb）钒和铌可以细化钢中的晶粒，提高材料的强度、硬度和韧性。
特别是在调质钢中，它们可以显著提高材料的综合性能。
9.钛（Ti）和铝（Al）钛和铝可以脱氧和去除杂质，提高钢的纯度，同时它们还可以形成强化相，提高钢的强度和硬度。
特别是在一些需要高强度的结构材料中，这些元素的作用尤为重要。
10.稀土元素（RE）稀土元素可以有效地改善钢的工艺性能、耐腐蚀性和抗氧化性。
各种金属元素在钢中的作用
各种金属元素在钢中的作用1.铁（Fe）：铁是钢的主要成分，赋予钢良好的强度和塑性。
纯铁本身并不适合作为结构材料，但与其他元素合金后可形成钢，使其具有更高的强度和耐用性。
2.碳（C）：碳是钢中最重要的合金元素之一、适量的碳能提高钢的硬度和强度，增加其耐磨性和耐蚀性。
其中，碳含量在0.02%至2.1%之间的钢被广泛应用。
3.锰（Mn）：锰能够提高钢的硬度和韧性，使钢更加耐磨和耐冲击。
锰还可以与硫、磷等杂质结合，形成易于熔化的夹杂物，从而提高钢的可塑性和加工性能。
4.硅（Si）：硅在钢中作为脱氧剂，能够有效降低钢中的氧含量，从而减少气孔和夹杂物的形成。
硅对钢的强度和塑性影响有限，但有助于改善钢的耐腐蚀性能。
5.磷（P）：磷的掺入可以提高钢的硬度和抗拉强度。
然而，高磷含量会降低钢的可塑性和韧性，并增加冷脆倾向。
因此，磷含量通常应控制在较低水平。
6.硫（S）：硫主要存在于原材料中的钢中，并往往是不可避免的。
过高的硫含量会导致钢的脆化和冷脆倾向。
因此，控制硫含量对于保证钢的可锻性和韧性至关重要。
7.铬（Cr）：铬是不锈钢中的主要合金元素之一，能够形成耐蚀的氧化层，提高钢的耐腐蚀性能。
铬还可以增加钢的硬度和强度，同时改善钢的高温强度和抗氧化性能。
8.镍（Ni）：镍可以提高钢的韧性和可塑性，改善冷加工性能。
镍还能增加钢的耐腐蚀性能和高温强度，使钢具有更好的抗剪切、耐磨和耐腐蚀性能。
9.钼（Mo）：钼能够提高钢的强度和韧性，特别是在高温下。
钼还能增加钢的耐腐蚀性能、抗磨性和切削性能，因此常用于制造高速钢和高温合金。
10.钛（Ti）：钛能够提高钢的耐高温性能和抗腐蚀性能。
钛还能够与氮结合形成细小的碳化钛，提高钢的硬度和强度。
由于钛的昂贵和难处理性，其含量通常较低。
除了上述主要的金属元素外，钢中还可能含有其他元素，如铜、铝、氮等，它们也会对钢的性能产生影响。
这些元素的含量、相互作用和加工过程都将影响到钢的力学性能、耐蚀性能、可加工性等特性。
史上最全合金元素在钢中的作用
为了改善和提高钢的某些性能和使之获得某些特殊性能而有意在冶炼过程中加入的元素称为合金元素。
常用的合金元素有铬，镍，钼，钨，钒，钛，铌，锆，钴，硅，锰，铝，铜，硼，稀土等。
磷，硫，氮等在某些情况下也起到合金的作用。
(1)铬(Cr)铬能增加钢的淬透性并有二次硬化的作用，可提高碳钢的硬度和耐磨性而不使钢变脆。
含量超过12%时，使钢有良好的高温抗氧化性和耐氧化性腐蚀的作用，还增加钢的热强性。
铬为不锈钢耐酸钢及耐热钢的主要合金元素。
铬能提高碳素钢轧制状态的强度和硬度，降低伸长率和断面收缩率。
当铬含量超过15%时，强度和硬度将下降，伸长率和断面收缩率则相应地有所提高。
含铬钢的零件经研磨容易获得较高的表面加工质量。
铬在调质结构中的主要作用是提高淬透性，使钢经淬火回火后具有较好的综合力学性能，在渗碳钢中还可以形成含铬的碳化物，从而提高材料表面的耐磨性。
含铬的弹簧钢在热处理时不易脱碳。
铬能提高工具钢的耐磨性、硬度和红硬性，有良好的回火稳定性。
在电热合金中，铬能提高合金的抗氧化性、电阻和强度。
（2）镍（Ni）镍在钢中强化铁素体并细化珠光体，总的效果是提高强度，对塑性的影响不显著。
一般地讲，对不需调质处理而在轧钢、正火或退火状态使用的低碳钢，一定的含镍量能提高钢的强度而不显著降低其韧性。
据统计，每增加1%的镍约可提高强度29.4Pa。
随着镍含量的增加，钢的屈服程度比抗拉强度提高的快，因此含镍钢的比可较普通碳素钢高。
镍在提高钢强度的同时，对钢的韧性、塑性以及其他工艺的性能的损害较其他合金元素的影响小。
对于中碳钢，由于镍降低珠光体转变温度，使珠光体变细；又由于镍降低共析点的含碳量，因而和相同的碳含量的碳素钢比，其珠光体数量较多，使含镍的珠光体铁素体钢的强度较相同碳含量的碳素钢高。
反之，若使钢的强度相同，含镍钢的碳含量可以适当降低，因而能使钢的韧性和塑性有所提。
镍可以提高钢对疲劳的抗力和减小钢对缺口的敏感性。
镍降低钢的低温脆性转变温度，这对低温用钢有极重要的意义。
第七章 合金元素在钢中作用
4．常用钢种
40 40 4ZSiMn 低淬透性合金调质钢 Cr、 MnB、 38 40 中淬透性合金调质钢 CrMoAl、 CrNi 高淬透性合金调质钢 CrMnMo、 Cr Ni4WA 40 25 2
四、合金弹簧钢
1．弹簧性能特点
要求必须具有高的弹性极限，高的屈 要求必须具有高的弹性极限， 强比（Gs/50）高的疲劳强度（ 强比（Gs/50）高的疲劳强度（尤其 是缺口疲劳强度） 是缺口疲劳强度）及足够韧性。
4.合金元素对M相变温度也有影响 4.合金元素对M
大多数合金元素使Ms点下降 大多数合金元素使Ms点下降
第二节 合金钢的分类与编号
一、合金钢分类 通用分类方法有 : 1．按合金元素的质量分数 2．按合金元素的种类分：铬钢、锰钢、铬镍 按合金元素的种类分：铬钢、锰钢、 钢、硅锰钼钒钢等 3．按主要用途分
建 筑 及 工 程 用 结 构 钢 结构钢 机 械 制 造 用 结 构 钢 工 具 钢 特 殊 性 能 钢
二、合金钢的牌号
命名原则：由钢中碳的质量分数、 命名原则：由钢中碳的质量分数、 合金元素的种类和质量分数的组合 来表示。 来表示。当钢中合金元素的平均质 量分数<1.5%钢号中只标出元素符 量分数<1.5%钢号中只标出元素符 不标明元素的平均质量分数。 号，不标明元素的平均质量分数。 >1.5%、2.5%、3.5%在元素符 当>1.5%、2.5%、3.5%在元素符 号的后面相应标出2 ……。 号的后面相应标出2、3、4……。
例：20crMnTi钢制造汽车变速箱 20crMnTi钢制造汽车变速箱 齿轮工艺路线： 齿轮工艺路线： 锻造 正火 加工齿形 局部镀 铜（防渗碳） 渗碳 防渗碳） 预冷淬火+ 预冷淬火+ 低温回火 喷丸 磨齿 20crMnTi汽车变速齿轮热处理工 20crMnTi汽车变速齿轮热处理工 艺曲线及显微组织与力学性能。 艺曲线及显微组织与力学性能。
合金元素在钢中的作用
1. 合金元素对钢性能的影响钢材中合金元素可以提高钢铁材料洁净度、均匀度、组织细度等影响材料性能，提高冶金行业资源、能源利用效率，实现节能、环保，促进钢铁行业可持续发展。
主要有以下几个方面：(1)结晶强化。
结晶强化就是通过控制结晶条件，在凝固结晶以后获得良好的宏观组织和显微组织，从而提高金属材料的性能。
它包括：(2)形变强化。
金属材料经冷加工塑性变形可以提高其强度。
这是由于材料在塑性变形后位错运动的阻力增加所致。
(3)固溶强化．通过合金化(加入合金元素)组成固溶体，使金属材料得到强化称为固溶强化。
(4)相变强化。
合金化的金属材料，通过热处理等手段发生固态相变，获得需要的组织结构，使金属材料得到强化，称为相变强化。
(5)晶界强化。
晶界部位的自由能较高，而且存在着大量的缺陷和空穴，在低温时，晶界阻碍了位错的运动，因而晶界强度高于晶粒本身；但在高温时，沿晶界的扩散速度比晶内扩散速度大得，晶界强度显著降低。
因此强化晶界对提高钢的热强性是很有效的。
硼对晶界的强化作用，是由于硼偏集于晶界上，使晶界区域的晶格缺位和空穴减少，晶界自由能降低；硼还减缓了合金元素沿晶界的扩散过程；硼能使沿晶界的析出物降低，改善了晶界状态，加入微量硼、锆或硼+锆能延迟晶界上的裂纹形成过程；此外，它们还有利于碳化物相的稳定。
(6)综合强化。
在实际生产上，强化金属材料大都是同时采用几种强化方法的综合强化，以充分发挥强化能力。
例如：1）固溶强化十形变强化，常用于固溶体系合金的强化。
2）结晶强化+沉淀强化，用于铸件强化。
3）马氏体强化+表面形变强化。
对一些承受疲劳载荷的构件，常在调质处理后再进行喷丸或滚压处理。
4）固溶强化+沉淀强化。
对于高温承压元件常采用这种方法，以提高材料的高温性能。
有时还采用硼的强化晶界作用，进一步提高材料的高温强度。
2.合金元素的存在形式根据合金元素与碳的作用不同，可将合金元素分为两大类：碳化物形成元素，它们比Fe具有更强的亲碳能力，在钢中将优先形成碳化物，依其强弱顺序为Zr、Ti、Nb、V、W、Mo、Cr、Mn、Fe等，它们大多是过渡族元素，在周期表上均位于Fe的左侧；非碳化物形成元素，主要包括Ni、Si、Co、Al等，他们与碳一般不生成碳化物而固溶于固溶体中，或生成其它化合物如AlN，一般位于周期表的右侧。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
了合金化而加入的合金元素，最常用的有硅、锰、铬、镍、钼、钨、钒，钛，铌、硼、铝等。
现分别说明它们在钢中的作用。
1、硅在钢中的作用:(1)提高钢中固溶体的强度和冷加工硬化程度使钢的韧性和塑性降低。
(2) 硅能显著地提高钢的弹性极限、屈服极限和屈强比,这是一般弹簧钢。
(3)耐腐蚀性。
硅的质量分数为15％一20％的高硅铸铁，是很好的耐酸材料。
含有硅的钢在氧化气氛中加热时，表面也将形成一层SiO2薄膜，从而提高钢在高温时的抗氧化性。
缺点：（4）使钢的焊接性能恶化。
2、锰在钢中的作用（1）锰提高钢的淬透性。
（2）锰对提高低碳和中碳珠光体钢的强度有显著的作用。
（3）锰对钢的高温瞬时强度有所提高。
锰钢的主要缺点是，①含锰较高时，有较明显的回火脆性现象；②锰有促进晶粒长大的作用，因此锰钢对过热较敏感t在热处理工艺上必须注意。
这种缺点可用加入细化晶粒元素如钼、钒、钛等来克服：⑧当锰的质量分数超过1％时，会使钢的焊接性能变坏，④锰会使钢的耐锈蚀性能降低。
3、铬在钢中的作用（1）铬可提高钢的强度和硬度。
（2）铬可提高钢的高温机械性能。
（3）使钢具有良好的抗腐蚀性和抗氧化性（4）阻止石墨化（5）提高淬透性。
缺点：①铬是显著提高钢的脆性转变温度②铬能促进钢的回火脆性。
4、镍在钢中的作用（1）可提高钢的强度而不显著降低其韧性。
（2）镍可降低钢的脆性转变温度，即可提高钢的低温韧性。
（3）改善钢的加工性和可焊性。
（4）镍可以提高钢的抗腐蚀能力，不仅能耐酸，而且能抗碱和大气的腐蚀。
5、钼在钢中的作用（1）钼对铁素体有固溶强化作用。
（2）提高钢热强性（3）抗氢侵蚀的作用。
（4）提高钢的淬透性。
缺点：钼的主要不良作用是它能使低合金钼钢发生石墨化的倾向。
6、钨在钢中的作用(1) 提高强度（2）提高钢的高温强度。
（3）提高钢的抗氢性能。
（4）是使钢具有热硬性。
因此钨是高速工具钢中的主要合金元素。
7、钒在钢中的作用(1)热强性。
（2）钒能显著地改善普通低碳低合金钢的焊接性能。
8、钛在钢中的作用（1）钛能改善钢的热强性，提高钢的抗蠕变性能及高温持久强度；（金属材料长期在高温条件下受热应力的作用而产生缓慢、连续的塑性变形的现象，叫金属的蠕变）（2）并能提高钢在高温高压氢气中的稳定性。
使钢在高压下对氢的稳定性高达600℃以上，在珠光体低合金钢中，钛可阻止钼钢在高温下的石墨化现象。
因此，钛是锅炉高温元件所用的热强钢中的重要合金元素之一。
9、铌在钢中的作用（1）铌和碳、氮、氧都有极强的结合力，并与之形成相应的极为稳定的化合物，因而能细化晶粒，降低钢的过热敏感性和回火脆性。
(2)有极好的抗氢性能。
(3)铌能提高钢的热强性10、硼在钢中的作用；（1）提高钢的淬透性。
（2）提高钢的高温强度。
强化晶界的作用。
11、铝在钢中的作用(1)用作炼钢时的脱氧定氮剂，细化晶粒，抑制低碳钢的时效，改善钢在低温时的韧性，特别是降低了钢的脆性转变温度；(2)提高钢的抗氧化性能。
曾对铁铝合金的抗氧化性进行了较多的研究；4％AI即可改变氧化皮的结构，加入6％A1可使钢在980C以下具有抗氧化性。
当铝和铬配合并用时，其抗氧化性能有更大的提高。
例如，含铁50％一55％、铬30％一35％、铝10％一15％的合金，在1 400C高温时，仍具有相当好的抗氧化性。
由于铝的这一作用，近年来，常把铝作为合金元素加入耐热钢中。
(3)此外，铝还能提高对硫化氢和V2O5的抗腐蚀性。
缺点：①脱氧时如用铝量过多，将促进钢的石墨化倾向。
②当含铝较高时．其高温强度和韧性较低。
氮(N):氮能提高钢的强度，低温韧性和焊接性，增加时效敏感性。
时效硬化就是钢材在热处理后的放置过程中部组织发生变化，通常是第二相的析出导致的钢材在放置后比放置前变硬的现象，通常有室温时效和人工时效两种，两者的区别是时效温度的不同钢的应变时效定义为塑性变形时或变形后，固溶状态的间隙溶质（C、N）与位错交互作用，“钉扎”位错阻止变形的物理本质，从而导致强度提高，韧性下降的力学冶金现象。
如果钢中的自由碳、氮浓度足够大，就会在变形过程中，强度迅速提高，延性急剧下降，以致脆化。
这一过程决定于碳、氮，主要是氮的浓度、温度和变形速率。
溶质原子与各种位错均能发生反应，断裂是快速传递的。
应变时效脆化事故，往往是灾难性的，顷刻间发生，防不胜防。
为确保建筑的安全，建筑用钢，如螺纹钢筋在实际使用中，都要求抗应变时效性。
采用模拟应变时效状态：一般是施以10%的塑性变形，然后在100℃加热不大于12h时效，空冷至室温继续变形至断裂，检测应变时效性能。
螺纹钢筋的标准方法是反弯试验，试验方法在国际标准和发达国家的标准中都有规定。
方法是正弯（按规定弯曲半径）90°后，100℃加热不大于2h，空冷至室温后，反向弯曲20°。
观察弯曲面，如果断或裂，均为应变时效脆化的反应。
应变时效性是由钢中间隙溶质碳、氮原子引起，主要是氮。
碳在100℃以下的作用是微弱的。
成分设计的中心容是降低游离氮含量，达到无时效的水平。
铁中有0.0001%（1ppm）的氮即出现时效现象，而0.002%应变时效就达到最大值。
以当前炼钢技术，达到这个水平，在经济上不现实，普遍的是0.005%～0.006%。
冶金学家的方法是加入固定氮元素，使钢中的起时效作用的游离氮浓度接近于“0”。
目的：1.改善热轧过程中产生的应力和偏析，使珠光体均匀化2.可以提高钢材的强度，硬度3.消除应力保证钢材的公差尺寸铜是奥氏体形成元素。
由于铜有石墨化作用，所以其加入低碳钢中，并且数量不大于1.5%铜的主要作用是：1、改善耐蚀能力。
低碳钢含铜1％，抵抗大气腐蚀较不含铜的高出4倍。
不锈钢中加铜3－4％，也有帮助不锈钢防蚀作用。
可以增加钢的强度，不宜超过0.2％。
2、借助沉淀硬化来提高合金的抗拉强度。
3、铜在那些不发生沉淀硬化的钢中能够轻微的提高屈服强度。
4、在碳钢中它提高淬透性并降低延展性。
钢中加入Cu的作用：1、耐候钢使用，提高耐大气腐蚀能力，我个人认为作用有限，就是省钱；2、提高钢的深冲性能，如0Cr18Ni9Cu3，可以做成各种耐蚀的铆钉。
3、作为强化元素加入，如0Cr17Ni4Cu4Nb（17－4PH），15－5PH，起到沉淀硬化的作用。
3、在抗菌不锈钢中加入，特殊处理后，析出相有较好的杀菌作用。
碳（C）：是对钢的性能影响最大的基本元素。
不同的碳含量依据钢中杂质元素含量和轧后冷却条件的不同对于钢的性能影响是不同的，随着钢中碳含量的增加，碳钢在热轧状态下的硬度直线上升，塑性和韧性降低。
在亚共析围，碳对抗拉强度的影响是，随着碳含量增加，抗拉强度不断提高，超过共析围后，抗拉强度随碳含量的增加减缓，最后发展到随碳含量的增加抗拉强度降低。
另外，含碳量增加时碳钢的耐蚀性降低，同时碳也使碳钢的焊接性能和冷加工（冲压、垃拔）性能变坏。
硅（Si）：硅在碳钢的含量≤0.50％。
硅也是钢中的有益元素。
在沸腾钢中，含硅量很低，硅是作为脱氧元素加入到钢中。
在镇静钢中硅的含量一般为0.12～0.37％。
硅增大了钢液的流动性，除了形成非金属夹杂外，硅溶于铁素体中。
随着硅含量的提高，钢的抗拉强度提高，屈服点提高，伸长率下降，钢的面缩率和冲击韧性显著降低。
锰（Mn）：在碳钢中，锰是有益元素。
锰是作为脱氧除硫的元素加入到钢中的。
对于镇静钢来说，锰可以提高硅和铝的脱氧效果，可以同硫形成硫化锰，相当程度上降低硫在钢中的危害。
锰对碳钢的力学性能有良好的影响，它能提高钢热轧后的硬度和强度，原因是锰溶入铁素体中引起固溶强化。
因此，精炼过程中要按照技术要求严格稳定控制各炉次的锰含量。
磷（P）：一般来说，磷是钢中的有害元素。
它来源于矿石和生铁等炼钢原料。
磷能提高钢的强度，但使塑性和韧性降低，特别是使钢的脆性转折温度急剧上升，即提高钢的冷脆性（低温变脆）。
由于磷的有害影响，同时考虑到磷有较大的偏析，因而对其含量要严格的控制。
但是在含碳量比较低的钢种中，磷的冷脆危害比较小。
在这种情况下，可以用磷来提高钢的强度，如鞍钢生产的高强度IF钢就需要加入磷。
另外，在适当的情况下，还利用磷的其他一些有益作用，如增加钢的抗大气腐蚀能力，如集装箱用钢；提高磁性，如电工硅钢；改善钢材的易切削加工性，减少热轧薄板的粘结等。
硫（S）:一般来说，硫是有害元素，他主要来自于炼铁、炼钢时加入的原材料和燃烧产物，二氧化硫。
硫最大的为危害是引起钢在热加工时开裂，即产生所谓的热脆。
硫能提高钢材的切削加工性，这是硫的有益作用。
氮（N）：钢中的氮来自炉料，同时，在冶炼、浇铸时钢液也会从炉气和大气中吸收氮。
氮引起碳钢的淬火时效和形变时效，从而对碳钢的性能发生显著的影响。
由于氮的时效作用，钢的硬度、强度固然提高，但是塑性和韧性降低，特别是在形变时效的情况下，塑性和韧性的降低比较显著。
因此，对于普通低合金钢来说，时效现象是有害的，因而氮是有害元素。
但对于一些细晶粒钢以及含钒、铌钢，由于氮化物的强化细化晶粒作用，氮成为有益元素。
另外，作为合金元素，氮在不锈耐酸钢中得到应用，此外，氮化处理方法能使机器零件获得极好的综合力学性能，从而使零件的使用寿命延长。
氢（H）：钢中的氢是由锈蚀含水的炉料或从含有水蒸气的炉气中吸收的。
氢对钢的危害是很大的。
一是引起氢脆，即在低于钢材极限应力的作用下，经一定的时间后，在无任何预兆的情况下突然断裂，往往造成灾难性的后果。
二是导致钢材部产生大量细微裂纹缺陷——白点，在钢材纵端面上呈光滑的银白的斑点，在酸洗后的端面上呈较多的发丝状裂纹，白点使钢材的延伸率显著下降，尤其是端面收缩率和冲击韧性降低得更多，有时可能接近于零值。
因此具有白点的钢是不能用的，这类缺陷主要发生在合金钢中。
氧（O）及其他非金属夹杂物：氧在钢中的溶解度很低，几乎全部以氧化物夹杂形式存在于钢中，如FeO、AL2O3、MnO、CaO、MgO等。
除此之外，钢中还存在FeS、MnS、硅酸盐、氮化物及磷化物等。
这些夹杂物破坏了钢的基体的连续性，在静载荷和动载荷的情况下往往成为裂纹的起点。
这些非金属夹杂物的各种状态不同程度的影响到钢的各种性能，尤其是对于钢的塑性、韧性、疲劳强度和抗腐蚀性等危害很大。
因此，对于非金属夹杂物应严格控制。
求主要取决于它的组织结构。
大量的生产实践表明，钢的组织对钢性能的影响起着决定性的作用，而钢的组织又主要取决于它的化学成分和加工的生产工艺过程以及相应的热处理状态。
此外，还与钢中气体和非金属夹杂物的含量及其他的冶金缺陷有关。
一、合金元素对钢力学性能的影响由于合金钢的种类很多，且不同钢种的化学成分具有不同的规格围，而某一元素与其他元素共同配合又组成一定的相，才使钢具有一定的力学性能。
因此，孤立地分析某一元素对钢力学性能有多大影响不仅是困难的，而且也是片面的。