钢的组织对钢性能的影响
钢铁材料中主要元素及其对组织和性能的影响
Nb(铌)
为常用的脱氧剂。对铁素体的固溶强化作用仅次於磷,提高钢的电阻率,降低磁滞损耗,对磁导率也有所改善,为硅钢片的主要合金化元素。提高钢的淬透性和抗回火性,对钢的综合力学性能,特别是弹性极限有利。还可增强钢在自然条件下的耐蚀性。为弹簧钢和低合金高强度钢中常用的合金元素。含量较高时,对钢的焊接性不利,因焊接时飞溅较严重,有损焊缝质量,并易导致冷脆;对中、高碳钢回火时易产生石墨化
W(钨)
缩小γ相区,形成γ相圈,在a铁和γ铁中的最大溶解度分别为33%及%。强碳化物形成元素,碳化钨而耐磨
含钨高有二次硬化作用,以及增加耐磨性。其对钢淬透性、回火稳定性、力学性能及热强性的影响均与钼相似,但按重量百分数比较,其作用较钼为弱。对钢抗氧化性不利
Mo(钼)
缩小γ相区,形成γ相圈;在a铁及γ铁中的最大溶解度分别约4%及%。强碳化物形成元素
阻抑奥氏体到珠光体转变的能力最强,从而提高钢的淬透性,并为贝氏体高强度钢的重要合金化元素之一。含量约%时,能降低或抑止其他合金元素导致的回火脆性。在较高回火温度下,形成弥散分布的特殊碳化物,在二次硬化作用。提高钢的热强性和蠕变强度,含Mo2%~3%能增加耐蚀钢抗有机酸及还原性介质腐蚀的能力
当含量超过%时,经固溶处理和时效后可产生时效强化作用。含量低时,其作用与镍相似,但较弱。含量较高时,对热变形加工不利,如超%,在氧化气氛中加热,由於选择性氧化作用,在表面将形成一富铜层,在高温熔并侵蚀钢表面层的晶粒边界,在热变形加工时导致高温铜脆现象。如钢中同时含有超过铜含量1/3的镍,则可避免此种铜脆的发生,如用於铸钢件则无上述弊病。在低碳低合金钢中,特别与磷同时存在时,可提高钢的抗大气腐蚀性能。Cu2%~3%在奥氏体不锈钢中可提高其对硫酸、磷酸及盐酸等的抗腐蚀性及对应力腐蚀的稳定性
钢的低倍组织
钢的低倍组织简介钢是一种重要的金属材料，广泛应用于建筑、制造业、交通运输等领域。
钢的低倍组织是指在显微镜下观察到的钢的组织结构，它对钢的性能和用途具有重要影响。
本文将介绍钢的低倍组织的基本概念、形成机制以及对钢材性能的影响。
钢的低倍组织的基本概念钢的低倍组织是指在显微镜下观察到的钢的组织结构，通常使用光学显微镜进行观察。
钢的低倍组织主要由铁素体、珠光体和贝氏体组成。
其中，铁素体是钢的主要组织，由铁和碳组成；珠光体是钢中的一种碳化物，由铁和碳以及其他合金元素组成；贝氏体是钢中的另一种碳化物，由铁和碳以及其他合金元素组成。
钢的低倍组织的形成机制钢的低倍组织的形成机制涉及多个因素，包括冷却速度、合金元素和加热处理等。
下面将介绍钢的低倍组织形成的几种常见机制：1.贝氏体形成机制：当钢材在高温下进行加热处理后，快速冷却时，会形成贝氏体。
贝氏体的形成是由于钢中的碳在快速冷却过程中无法充分扩散，导致碳原子在晶体间隙中集聚形成碳化物。
2.珠光体形成机制：当钢材在适当温度下进行加热处理后，缓慢冷却时，会形成珠光体。
珠光体的形成是由于钢中的碳在缓慢冷却过程中能够充分扩散，使得碳原子和其他合金元素形成稳定的碳化物。
3.铁素体形成机制：钢中的铁素体是由铁和碳组成的，它是钢的主要组织。
当钢材在高温下进行加热处理后，再进行适当冷却时，铁素体会形成。
钢的低倍组织对钢材性能的影响钢的低倍组织对钢材的性能和用途具有重要影响。
下面将介绍钢的低倍组织对钢材性能的几个方面影响：1.强度：钢的低倍组织中的贝氏体和珠光体具有较高的硬度和强度，可以提高钢材的抗拉强度和硬度。
2.韧性：钢的低倍组织中的铁素体具有较好的韧性，可以提高钢材的抗冲击性和延展性。
3.耐腐蚀性：钢的低倍组织中的珠光体和贝氏体中的合金元素可以提高钢材的耐腐蚀性，减少钢材在腐蚀介质中的腐蚀速度。
4.加工性能：钢的低倍组织对钢材的加工性能也有影响，不同的低倍组织对钢材的切削性能、焊接性能等有不同的影响。
调质钢力学性能的十种影响因素
机械制造中有大量的轴、连杆、螺栓等受力结构件，要求有良好的综合力学性能，主要指标有：σb、σs、δ、αk、ψ和HRc六种。
选用中碳结构钢和合金结构钢制造，经调质处理达到设计技术条件。
淬火与高温回火工艺的选择通常查回火性能曲线确定。
但在实际生产中会出现力学性能合格和部分合格现象，影响因素有十种，必须采用相应对策。
1.钢串化学成分对力学性能的影响生产中常出现同一牌号钢在同一工艺条件下处理，有的产品性能合格，有的却不合格。
经化学成分检验发现，同一钢号有的元素含量为上限，尤其是钢中C含量为上限；而有的元素含量为下限，尤其钢中C含量为下限。
这是由于不同炉批炼钢所致。
因此，钢材入库时应严格按不同熔炼炉批号批次号分开堆放。
使用时应重新化验钢材的化学成分，按其上、下限数据修订热处理工艺参数，并提高控温仪表精度等级，确保力学性能合格。
2.钢中杂质元素对冲击韧度（αk值）的影响一些厂矿只注重有益元素检测，而忽略有害微量元素测定（因后者化验较复杂，要有特殊设备才能对有害微量元素进行测定）。
如某厂生产一批40Cr钢制高强度螺栓，经调质处理，αk值总是上不去，最后发现是因钢中有害杂质元素P含量较高所致。
下表为40Cr钢中P含量对αk值的影响。
钢在加热时，P易偏聚在奥氏体晶界，使晶界结合力急剧降低，引起晶界脆化。
当钢中P含量≥0.02％时，αk值大幅度降低，导致产品早期脆性断裂，甚至发生事故。
国内钢厂众多，因设备和冶炼技术等原因，相同钢号中P含量高低不一，有的大大超过国标。
生产单位应根据产品性能需要，严格把关，控制钢中P含量≤0.02％，确保αk值合格。
3.原材料组织缺陷对力学性能的影响钢液在凝固结晶时，化学成分严重偏析产生粗大奥氏体和铁素体晶粒及块、网状组织。
钢锭轧制时这些组织沿轧制方向形成带状组织，力学性能有明显的方向性，纵向性能大大高于横向性能，δ、ψ和αk值等横向性能急剧降低。
面带状组织很稳定，热处理无法消除。
只有对原材料进行改锻，经过双十字型2～3次镦拔才可击碎带状组织，使之≤3级。
钢的各种组织
加热到一定温度（形成奥氏体）后经迅速冷却（淬火），得到的能使钢变硬、增强的一种淬
火组织。1895年法国人奥斯蒙（F.Osmond）为纪念德国冶金学家马滕斯（A.□artens）,把这
种组织命名为马氏体(□artensite)。人们最早只把钢中由奥氏体转变为马氏体的相变称为马氏
体相变。20世纪以来，对钢中马氏体相变的特征累积了较多的知识，又相继发现在某些纯金
铸件基体.经3%硝酸酒精溶液浸蚀.可见磷共晶体,片状石墨,珠光体及少量铁素体。
贝氏体
贝氏体;贝茵体;bainite 又称贝茵体。钢中相形态之一。钢过冷奥氏体的中温(Ms～ 550℃)转变产物，α-Fe 和 Fe3C 的复相组织。用符号 B 表示。贝氏体转变温度介于珠光体 转变与马氏体转变之间。在贝氏体转变温度偏高区域转变产物叫上 贝 氏 体 (up bai-nite) （350℃～550℃），其外观形貌似羽毛状，也称羽毛状贝氏体。冲击韧性较差，生产上应力 求避免。在贝氏体转变温度下端偏低温度区域转变产物叫下贝氏体（Ms～350℃）。其冲击 韧性较好。为提高韧性，生产上应通过热处理控制获得下贝氏体。
变具有 热效应和体积效应，相变过程是形核和长大的过程。但核心如何形成，又如何
长大，目前尚无完整的模型。马氏体长大速率一般较大，有的甚至高达10□cm□s□。人们推
想母相中的晶体缺陷（如位错）的组态对马氏体形核具有影响，但目前实验技术还无法观察
到相界面上位错的组态，因此对马氏体相变的过程，尚不能窥其全貌。其特征可概括如下：
珠光体的性能介于铁素体和渗碳体之间,强韧性较好.其抗拉强度为750 ~900MPa,180 ~280HBS,伸长率为20 ~25%,冲击功为24 ~32J.力学性能介于铁素体与渗碳体之间,强度较高, 硬度适中,塑性和韧性较好 σb=770MPa,180HBS,δ=20%~35%,AKU=24~32J)。 经2-4%硝 酸酒精溶液浸蚀后,在不同放大倍数的显微镜下可以观察到不同特征的珠光体组织.当放大倍 数较高时可以清晰地看到珠光体中平行排列分布的宽条铁素体和窄条渗碳体;当放大倍数较 低时,珠光体中的渗碳体只能看到一条黑线;而当放大倍数继续降低或珠光体变细时,珠光体 的层片状结构就不能分辨了,此时珠光体呈黑色的一团。 图为光学显微镜200倍下薄壁
原始组织对20CrMnMo钢亚温淬火力学性能的影响
20CrMnMo 钢经不同的预处理在不同温度下加热淬火后的双相组织特征如图 2 所示。由 图 2 分析可知：预淬火+亚温淬火的组织明显比正火＋亚温淬火的组织细小，这与他们的原 始组织形态有关。正火态 20CrMn Mo 钢在临界区低温(730℃)短时间(16min)加热保温条件 下，淬火后的双相组织明显继承了原始组织的形态，这和加热时奥氏体的形成过程具有直接 关系。因为这一阶段奥氏体长大主要由碳在奥氏体中的扩散控制，扩散路径是沿着珠光体和 奥氏体的交界面，扩散距离大约等于珠光体的片间距(0.2um)由于扩散距离非常短，这一阶 段奥氏体长大速率较快。所以在临界区低温短时间加热条件下，由于奥氏体化过程不充分， 奥氏体中由珠光体转变而来的奥氏体占绝大部分，所以奥氏体承袭了珠光体的分布状态，淬 火后马氏体呈块分布。由于温度的升高，奥氏体化过程越来越充分。由图 2（f）（g）（h） 可见，铁素体含量越来越少并且被逐渐的细化。由图 2(a ) 、 (c)、(d) 、(e)可以看出当采用 预淬火+亚温淬火时获得条状马氏体加条状铁素体双相组织，其形成过程有俩个阶段：第一 在加热到亚温区的过程中，经预处理得到的板条马氏体和残余奥氏体经历了一个快速的回火 过程，在这个过程中，碳向原板条马氏体边界聚集，并以碳化物的形式形核、长大，此时碳 化物呈短棒状，。第二当温度进入亚温区，碳化物首先开始溶解，使得碳化物周围产生富碳 区，并在碳化物曲率最大处达到最大[3]，这些富碳区正好为刚进入亚温区、含碳量较高的奥 氏体的形核、长大提供了必要而有利的条件。再有板条马氏体板条边界不仅缺陷较多、应力 大，而且富碳、所以奥氏体沿原板条马氏体板条边界长大比其他任何方向长大要快得多，促 使新生的奥氏体在原板条马氏体的板条边界形核。同时，在形成奥氏体的过程中，原板条马 氏体由于碳的脱溶成为铁素体，这些铁素体的存在阻碍和限制了奥氏体在垂直于板条边界方
碳素结构钢的含碳量,晶体组织与其性能间的关系
碳素结构钢的含碳量,晶体组织与其性能间的关系.《碳素结构钢的含碳量、晶体组织与其性能间的关系》一、碳素结构钢的含碳量碳素结构钢是由铁、碳元素组成的一种合金钢，其特殊的性质在于含碳量超过0.8%的钢被称为碳素钢。
碳素结构钢，也就是铁元素含量为0.4%-2.4%,碳元素含量0.8%-1.6%的碳钢。
含碳量超1.2%,则将钢分为低合金碳素钢、中合金碳素钢和高合金碳素钢三类。
碳素结构钢的含碳量越高，其韧性和塑性也会随之增加，但是同时其加工性能也会随之下降，同时热处理的工艺也会受影响。
综上，选择合适的碳素结构钢，必须根据其含碳量进行区分。
二、晶体组织与碳素结构钢性能的关系晶体组织能够直接影响碳素结构钢的性能，因此，在分析碳素结构钢的性能之前，必须先从晶体组织出发。
晶体组织可分为同晶组织、马氏体组织和等轴尺寸组织三类。
同晶组织由非枝晶网络形成，其特点是晶内材料具有较高的硬度与抗拉强度，但同时塑性较差，热处理工艺也相对较困难;马氏体组织是一种较易产生的晶体结构，可以通过热处理调节，其强度和耐磨性要高于同晶组织，其加工性能也较好;等轴尺寸组织是晶体中最广泛的形式，其特点是强度较高，耐蚀性也较好，同时具有良好的应变塑性，在热处理工艺上也容易较同晶组织。
从以上可以看出，不同的晶体组织对碳素结构钢的性能具有重要的影响，因而有助于指导碳素结构钢的开发与加工。
三、性能与工艺碳素结构钢的性能与碳含量、晶体组织、热处理工艺的参数有着非常密切的关系，因此，正确的热处理工艺对改善碳素结构钢的性能是至关重要的。
在正确选择以前两步中参数，以及搭配正确的热处理工艺之后，便可以诞生优质的碳素结构钢，同时既具有足够的强度，又具有较好的耐腐蚀性和附加塑性能等性质。
最常见的热处理工艺有正火处理、退火处理，以及疲劳回复等。
正火处理，其性能一般取决于热处理温度差别，如果含碳量较高，一般采用低温正火处理，而在低温正火处理上，一般可以分成普通正火处理，准硬化正火处理，以及淬火正火处理等。
钢材—含碳量对碳钢的组织和力学性能的影响
钢材—含碳量对碳钢的组织和力学性能的影响含碳量少，一般组织由铁素体和珠光体组成，淬火后多为板条马氏体；低碳钢韧性大，硬度低，耐磨性差含碳量高，组织一般由渗碳体跟珠光体组成，淬火后多为片状马氏体；高碳钢脆性大，硬度高，耐磨性好一般碳的含量越高硬度越大，韧性降低！以下是各种钢的特点的一些简介：1 碳钢碳钢也叫碳素钢，是含碳量wc小于2％的铁碳合金。
碳钢除含碳外一般还含有少量的硅、锰、硫、磷。
按用途可以把碳钢分为碳素结构钢、碳素工具钢和易切削结构钢三类。
碳素结构钢又可分为建筑结构钢和机器制造结构钢两种。
按含碳量可以把碳钢分为低碳钢(wc≤0.25％)，中碳钢(wc 0.25％一0.6％)和高碳钢(wc >O．6％)按磷、硫含量可以把碳素钢分为普通碳素钢(含磷、硫较高)、优质碳素钢(含磷、硫较低)和高级优质钢(含磷、硫更低) 。
一般碳钢中含碳量越高则硬度越高，强度也越高，但塑性降低。
2 碳素结构钢这类钢主要保证力学性能，故其牌号体现其力学性能，用Q+数字表示，其中“Q”为屈服点“屈”字的汉语拼音字首，数字表示屈服点数值，例如Q275表示屈服点为275MPa。
若牌号后面标注字母A、B、C、D，则表示钢材质量等级不同，含s、P 的量依次降低，钢材质量依次提高。
若在牌号后面标注字母“F”则为沸腾钢，标注“b”为半镇静钢，不标注“F，’或“b”者为镇静钢。
例如Q235-A·F表示屈服点为235MPa的A 级沸腾钢，Q235-c表示屈服点为235MPa的c级镇静钢。
碳素结构钢一般情况下都不经热处理，而在供应状态下直接使用。
通常Q195、Q215、Q235钢碳的质量分数低，焊接性能好，塑性、韧性好，有一定强度，常轧制成薄板、钢筋、焊接钢管等，用于桥梁、建筑等结构和制造普通铆钉、螺钉、螺母等零件。
Q255和Q275钢碳的质量分数稍高，强度较高，塑性、韧性较好，可进行焊接，通常轧制成型钢、条钢和钢板作结构件以及制造简单机械的连杆、齿轮、联轴节、销等零件。
钢的几种组织
钢的几种组织莱氏体是液态铁碳合金发生共晶转变形成的奥氏体和渗碳体所组成的共晶体，其含碳量为ωc＝4.3％。
当温度高于727℃时，莱氏体由奥氏体和渗碳体组成，用符号Ld表示。
在低于727℃时，莱氏体是由珠光体和渗碳体组成，用符号Ld’表示，称为变态莱氏体。
因莱氏体的基体是硬而脆的渗碳体，所以硬度高，塑性很差。
渗碳体分子式：Fe3C铁和碳形成的化合物。
钢中的碳化铁（Fe3C）相。
具有正交晶体结构，其晶格为复杂的正交晶格，硬度很高HBW＝800，塑性、韧性几乎为零，脆性很大，延伸率接近于零。
渗碳体的含碳量为ωc＝6.69％，熔点1227℃。
热力学稳定性不高，在一定条件下，会发生分解，形成石墨。
在230℃以下，具有一定的磁性。
渗碳体内经常固溶有其他元素。
在碳钢中，一部分铁为锰所置换；在合金钢中铁为铬、钨、钼等元素所置换，形成合金渗碳体。
在铁碳合金中有不同形态的渗碳体，渗碳体在钢和铸铁中一般呈片状、球状或网状。
其数量、形态与分布对铁碳合金的性能有直接影响，可作为铁碳合金的重要强化相。
奥氏体英文名称：austenite晶体结构：面心立方（fcc）字母代号：A、γ定义：碳在γ－Fe中形成的间隙固溶体性能特点：奥氏体是一种塑性很好，强度较低的固溶体，具有一定韧性。
不具有铁磁性。
因此，分辨奥氏体不锈钢刀具(常见的18－8型不锈钢）的方法之一就是用磁铁来看刀具是否具有磁性。
珠光体珠光体是奥氏体(奥氏体是碳溶解在γ－Fe中的间隙固溶体)发生共析转变所形成的铁素体与渗碳体的共析体。
其形态为铁素体薄层和渗碳体薄层交替重叠的层状复相物，也称片状珠光体。
用符号P表示，含碳量为ωc＝0.77％。
在珠光体中铁素体占88%,渗碳体占12%,由于铁素体的数量大大多于渗碳体,所以铁素体层片要比渗碳体厚得多.在球化退火条件下,珠光体中的渗碳休也可呈粒状,这样的珠光体称为粒状珠光体.珠光体珠光体的性能介于铁素体和渗碳体之间,强韧性较好.其抗拉强度为750 ~900MPa,180 ~280HBS,伸长率为20 ~25%,冲击功为24 ~32J.力学性能介于铁素体与渗碳体之间,强度较高,硬度适中,塑性和韧性较好σb=770MPa,180HBS,δ=20%~35%,AKU=24~32J).珠光体经2-4%硝酸酒精溶液浸蚀后,在不同放大倍数的显微镜下可以观察到不同特征的珠光体组织.当放大倍数较高时可以清晰地看到珠光体中平行排列分布的宽条铁素体和窄条渗碳体;当放大倍数较低时,珠光体中的渗碳体只能看到一条黑线;而当放大倍数继续降低或珠光体变细时,珠光体的层片状结构就不能分辨了,此时珠光体呈黑色的一团.在光学显微镜200倍下薄壁铸件基体.经3%硝酸酒精溶液浸蚀.可见磷共晶体,片状石墨,珠光体及少量铁素体。
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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范围，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。
更何况，同一钢种因成分有微小的变化，性能也表现出较大的差异。
化学成分的力学性能的影响如下：（1）碳。
碳是决定钢力学性能的主要因素。
一般说来，随着碳含量的增加，钢的硬度升高，塑性及韧性降低。
当碳含量小于0.80％时，钢的强度随碳含量的增加而增加；当碳含量大于0.80％时，随着钢中碳含量的增加强度反而降低。
（2）硅。
硅能固溶于铁素体和奥氏体中，能提高钢的硬度和强度。
在普通碳钢中硅含量不超过0.40％，这时对力学性能影响不大。
当硅含量继续增加时，钢的强度指标，特别是屈服点有明显提高，但塑性及韧性降低。
硅能显著提高钢的弹性极限、屈服强度和屈服比（s σ／b σ）以及疲劳强度和疲劳比（1-σ/b σ）等。
此外，硅还能提高钢的脆性转变温度，因而在低温用钢中应控制它的含量。
（3）锰。
在一般碳钢中，锰含量在0.70％以下，对钢的性能影响不大，锰含量增加到1％～2％时，可使强度提高、塑性降低。
锰钢加热时易使晶粒粗化。
ZGMn13钢经水韧处理后可得到单一的奥氏体组织，具有高韧性及耐磨性，在耐热钢中锰还可提高钢的高温强度，作用与镍相似。
锰对钢的高温瞬时强度虽有所提高，但对持久强度和蠕变强度没有什么显著的作用。
（4）钨。
单一含钨的结构钢的性能与碳钢相比无多大改善，当钨与其他元素合用时，可细化晶粒，降低回火脆性，从而提高钢的强度。
铝能提高钢的红硬性及热强性，能形成特殊碳化物，提高钢的耐磨性。
高合金钨钢（如高速钢）由于含有大量共晶碳化物，塑性低。
钨能增大铁的自扩散活化能，显著提高钢的再结晶温度，因此也能提高钢在高温时对蠕变的抗力。
（5）钼。
钼对铁素体有固溶强化的作用，同时也提高碳化物的稳定性，因此对钢的强度产生有利的影响。
在冷冲模具钢中加入铝能改善韧性。
在热锻模具钢中加入钢能使锻模保持比较稳定的硬度。
在调质钢中加入0.2O ％～O.30％的钼，不仅可以提高钢的淬透性，从而提高钢的强度和延展性，而且可以减轻或消除因其他合金元素导致的回火脆性而大大有利于提高钢的冲击韧性。
铝是提高钢热强性最有效的合金元素之一，还能强烈地提高钢中铁素体对蠕变的抗力。
（6）钒。
钒对钢力学性能的影响主要取决于它在钢中存在的形态。
对于退火的低碳钢，如含量低固溶于铁素体时，将略增加钢的强度，并稍降低塑性和韧性；如以聚集的碳化物存在时，因固定了一部分碳，反而降低钢的强度。
对于中碳钢，无论在退火、正火或调质状态，钒除提高钢的强度外，还改善钢的塑性和韧性。
在弹簧钢中，与铬或锰配合使用，增加钢的弹性极限，并改善冶金质量。
少量的钒使钢晶粒细化，韧性增加，这对低温用钢是很重要的一项特性。
但钒含量不宜过高。
因为V 4C 3在晶内的弥散析出将导致钢韧性的降低。
与此相反，在高温时，钒虽细化晶粒，不利于钢的蠕变性能，但由于V 4C 3经适当的热处理后可以高度弥散地析出，均匀分布在晶粒内部的结晶面上，又不易聚集成较大的颗粒，将增加钢的高温持久强度和对蠕变的抗力，降低高温蠕变速度。
钒的碳化物几乎可以说是金属碳化物中最硬和最耐磨的，因此在工具钢中加入钒，使生成的V4C3弥散分布，将增加工具钢的硬度和耐磨性，从而延长工具的使用寿命。
（7）钛。
钛是强化铁素体的元素，它对钢力学性能的影响取决于它在钢中存在的状态，因而也取决于钢的化学成分，特别是Ti、C含量的比率以及钢的热处理制度等。
当钢中含有微量的钛（0.03％～0.1％）并在避免碳化钛可以较多地溶于奥氏体的温度（＜900℃）正火时，与不含钛的钢相比较，强度，特别是屈服点和屈服比，将有所提高，同时还不影响塑性和韧性。
但当钢中钛及碳含量的比值超过4时，强度及韧性均将急剧下降。
如在较高温度（如超过1100℃）加热，因大部分碳化物溶于奥氏体中，在正火或淬火后，钢的强度将大幅度地提高，而塑性和韧性却将显著降低。
必须指出，由于细化晶粒的作用，钛虽可在一定程度上提高钢的强度，但对钢的韧性，特别是低温冲击韧性，不一定有所改善。
钛加入钢中能改善热强性。
在碳素钢和低合金铬钢钢中加入钛，能提高它们的持久强度和蠕变强度。
（8）铬。
铬在一定含量内能提高钢的强度和硬度，并降低断面收缩率和延伸率。
但当铬含量超过15％时，由于残余奥氏体或 相的增加而使强度和硬度下降，断面收缩率和延伸率相应地有所提高。
铬能提高钢的耐磨性，但它也能显著提高钢的脆性转变温度。
一般说来是随钢中铬含量的增加，脆性转变温度也跟着提高，而低温冲击韧性明显下降。
（9）镍。
镍对钢力学性能的影响是通过它对钢的相变和显微组织的影响而产生的。
一般在低碳范围内，当镍含量低于6％以下时，钢的显微组织为铁素体加珠光体。
镍强化铁素体并细化珠光体，总的效果是提高钢的强度，且对钢的塑性影响不显著。
当镍含量达7％～8％时，钢的组织几乎全为细珠光体，强度增高而塑性有所降低。
当镍含量在10％～20％时，钢的组织为马氏体，强度高、塑性低。
当镍含量超过2O％时，出现奥氏体，强度逐渐降低，塑性转而升高。
当镍含量达25％时，钢的显微组织将为纯奥氏体，强度低而塑性好。
镍降低钢的低温脆性转变温度而能提高钢的低温冲击韧性。
镍不增加钢对蠕变的抗力，但可提高钢对疲劳的抗力。
（10）稀土元素。
稀土元素对钢的强度没有明显地提高，但对塑性和冲击韧性却有所提高。
稀土能降低钢的脆性转变温度，因此能显著提高不同温度下的冲击功。
在电热合金中，稀土能降低蠕变速度，延长断裂时间。
（11）磷。
磷能固溶强化铁素体和奥氏体，钢中随磷含量的增加，室温时的屈服强度和抗拉强度也随着增高，而延伸率有所下降。
磷能增加钢的脆性，这一点在低温时影响更显著。
（12）硫。
硫对钢的强度影响不大，但却降低钢的延展性和韧性。
同一钢种因成分有微小的变化，性能也表现出较大的差异。
为了确保钢的机械性能合格，根据长期的生产实践得知，有些成分必须控制在标准中规定的更小范围内，从而出现了企业内部标准。
如18Cr2Ni4WA，其标准规定碳含量为O.14％～0.21％，而钨含量为0.80％～1.20％，但为确保硬度和强度合格，碳必须控制在0.14％～0.17％，钨必须控制在0.80％～1.05％范围内较为合适。
又如35CrMnSiA的断面收缩率极易不合，标准规定碳含量为O.32％～0.39％，但将碳控制在0.32％～0.36％就可确保这项指标合格。
对于一些钢种必须控制的元素及含量见表31－3。
二、气体含量对钢力学性能的影响氢溶解于钢中能使钢的塑性和韧性降低。
特别是断面收缩率随氢含量的增加而急剧地降低。
氢在钢中略有刚顺度的倾向，但不明显。
钢中的氧对钢的力学性能也有极为不利的影响。
在室温时，随氧含量的增加，强度变化不大，但延伸率和断面收缩率却有较显著的降低。
在较低的温度和氧含量极低时，强度和塑性均随氧含量的增加而急剧降低。
但到氧含量增至一定程度后，影响不再明显。
与此同时，冲击功也是随着氧含量的增加而逐渐地降低，脆性转变温度却很快升高，脆性转变温度的范围也随着变宽。
当钢中残余氮含量较高时，能降低钢的延伸率和断面收缩率。
在高铬钢中氮能使钢的强度提高，塑性几乎没有什么降低，当铬含量达到17％时，钢的冲击韧性反能显著地提高。
在奥氏体不锈钢中，氮能显著地提高钢因固溶处理或冷却后的强度，同时还能保持有较好的塑性。
三、非金属夹杂物对钢力学性能的影响钢中存在的大量的非金属夹杂物。
严重地降低钢的力学性能，尤其是降低钢的塑性和冲击功。
当钢中的非金属夹杂物呈网状分布时，对塑性及冲击韧性的影响更为显著。
对于大型材，因体积大，冶炼时被夹杂物污染的可能性大，并且锻造比较小，不易使夹杂物破碎及分散，这样的非金属夹杂物对钢力学性能的危害更不容忽视。
钢中的非金属夹杂物经压力加工变形伸长后，使钢产生带状组织，引起明显的各向异性，这往往是轧、锻材横向性能低于纵向性能的主要原因之一。
当钢的强度越高，塑性越低时，非金属夹杂物对缺口的敏感效应越明显。
在钢中由于非金属夹杂物能起着缺口及应力集中的作用，因此它们还降低钢的疲劳强度，引起疲劳裂纹，从而导致钢件过早地疲劳损坏。
然而氮化物质点在晶界和晶内的弥散析出，却能抑制钢在高温下的蠕变变形，因而能提高钢的蠕变和持久强度。
四、冶金缺陷对钢的力学性能的影响一切冶金缺陷均将影响钢的力学性能。
严重的方形偏析和轴心晶间裂纹能显著降低钢的延伸率、断面收缩率和冲击韧性；点状偏析的钢之所以不堪使用的原因就是因为易在斑点处产生应力集中而导致早期疲劳断裂；发纹也是产生应力集中的地方，也容易产生疲劳破坏；白点和层状断口除了能降低钢的横向力学性能外，还降低钢的断面收缩率和冲击韧性。
钢的组织中出现石墨碳，使钢的强度和塑性显著降低；亚共折钢中的带状组织及魏氏组织影响钢的横向塑性，因此也降低钢的冲击韧性和断面收缩率；液析碳化物具有高的硬度和脆性，使零件的耐磨性和疲劳寿命降低。
凡此种种，不难看出，钢的力学性能与钢的冶金本质有密切关系。
晶粒的大小和均匀度对钢的力学性能也有影响。
低温时晶粒越细小，金属的屈服强度升高，脆性转变温度下降，且缺口敏感性也得到改善。
而在高温时，由于蠕变现象的出现，在某一变形速度下，随着温度的升高，晶粒和晶界强度下降。
两者相比较，在高温下粗晶粒钢的热强性能要比细晶粒的好，但塑性却降低，抗疲劳能力变差。
不均匀的晶粒组织对钢的力学性能也有极大的影响。
当晶粒大小不同时，塑性和抗力也就不同，在承受载荷时就会造成变形不均匀，易使材料过早断裂。
晶粒的带状组织也同样会使材料的持久性能下降。
由此可见，在生产中保证钢材得到均匀而又合乎要求的晶粒度是避免钢产生力学性能不合的又一重要方面。
五、加热与热加工对钢的力学性能的影响钢经过正确而又合适的加热后具有较高的塑性和较低的强度，容易延伸和变形。
然而加热温度过低，钢的塑性不足；加热不均匀，各部位的延伸率不均匀；过热的钢晶粒过分长大，变为粗晶组织而使晶间的结合力减弱，因此也降低了钢的可塑性。
过烧的钢不仅晶粒粗大，晶粒周围的薄膜开始熔化，而且氧进入了晶粒之间的间隙，使金属发生氧化，导致晶粒间的彼此结合力大为降低，这样的钢一经加工就自行开裂，因此过烧的钢的力学性能极坏，钢在氧化气氛中加热还有一个缺陷（电工硅钢除外）就是容易脱碳，脱碳对钢力学性能的影响主要是降低强度和表面硬度，严重时甚至能引起疲劳裂纹。