1。2 高强钢

如今钢铁材料的主要研究方向是提高材料的强韧性，位错强化、固溶强化等传强 化方式虽然在强度方面获得了显著提高，但是这些方式强化后塑性和韧性往往都有不 同程度的下降。现代社会对材料的要求越来越高，尤其注重质量轻强韧性好这一特点， 不仅需要材料的强度高，而且还要求材料具有耐高温、耐腐蚀等特点。传统的材料已 经不能满足这些要求，所以高强度钢应运而生。对于高强度钢，国内外尚无统一的定 义和分类方法，一般按照强度或者按照强化机理划分。如何得到高强钢，以及如何通 过现有的材料和技术条件达到这些要求，运用工程中传统的热处理方法显然不能实现 这个目标。目前高强度钢的生产工艺，是采用微合金化技术和热机械处理技术等，通 过降低钢中杂质和碳的含量，减少钢中各类元素的偏聚，使钢材具有更高的洁净度和 均匀度，钢洁净度和均匀度的大幅提高使钢的性能有了质的飞跃。运用 Nb、Ti 等代 表元素的微合金化代替传统碳元素的强化方式，有效提高了钢铁材料的屈服强度，在 塑性和韧性方面改善也很明显；对电磁振动技术等的应用有效地避免了晶粒之间参差 不齐和混晶的现象，合金钢的性能因此得到了明显的改善。论文网

把合金元素微量化后加入到碳素钢中能显著改善钢的使用性能和工艺性能，合金 元素种类不同和溶入量差异对合金钢的影响也不同。钢中加入的合金元素与铁碳元素 相互作用，改变了原有的组织结构和元素分布状况，材料的力学性能也因此改变。钢 中加入的合金元素对于改善钢的性能具有显著的作用，尤其是在强韧性、淬透性方面。 但是加入合金元素要考虑到钢中原来的元素分布和组织形态，而且对合金元素的使用 一定要遵循适宜的原则，一味的增加钢中合金元素的种类以及加大合金元素的用量甚 至会引起钢的脆化现象，起到相反的作用。

1。3 合金元素在低碳钢中的作用

1。3。1 碳的作用

碳是钢铁材料的主要合金元素，钢中的碳能与合金元素相互作用形成固溶体组织 和合金碳化物。钢的强度因固溶体组织的生成得到提高，而合金碳化物则显著改善了 钢的淬透性和淬硬性；但是，碳不利于提高钢的塑性和韧性，会降低材料的焊接性能。 钢中的碳含量是决定钢冶炼、轧制和热处理温度的关键性的因素，碳还能够显著改善钢的液态和凝固性质，据相关资料[2]统计:在 1600 ℃,当碳含量小于 0。8%时，每增加 0。1%的碳，钢的熔点将会降低 6。5 ℃，密度减少 4 kg/m³，黏度降低 0。7%，氮元素在 钢中的溶解度降低 0。001%，氢元素的溶解度降低 0。4 cm³/100 g。

1。3。2 硅的作用

硅能溶于铁素体和奥氏体，具有提高机械性能的作用，不但能够提高合金钢的强 度和硬度，而且可以帮助改善钢的耐热性和抗腐蚀性；硅元素还能增加钢的电阻和导 磁性，目前硅被大量运用于硅钢的生产，半导体材料制造也需要硅。但是硅也会使钢 的塑性和韧性下降，增加工件中裂纹萌生的概率，降低钢的冲击性能；同时钢中的硅 会让铁素体晶粒粗大，不利于晶粒的细化。

1。3。3 锰的作用

锰是固溶强化中主要的添加元素。锰溶入铁素体后能强化基体组织，稳定并扩大 奥氏体区，在钢的凝固冷却过程中锰有细化组织的作用。适当含量的锰可以有效提高 钢的强度和硬度，提高钢的淬透性，改善钢的热加工性能；钢中的锰元素能改变硫化 物和氧化物的形态和分布，消除硫、氧对钢材的热脆影响。但是钢中锰含量过高，工 件产生淬火裂纹的倾向加大，因裂纹扩张工件淬火后的变形趋势将会增加；锰还会让 钢材变硬变脆，降低钢材的焊接性能。