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钢铁中碳硫锰磷硅等元素对质量的影响

钢铁中除基体元素铁以外的杂质元素有碳、锰、硅、硫、磷等。对于铁合金或合金钢来说，随其品种的不能常含有一定量的合金元素，如镍、铬、钨、钒、钛、稀土等。钢铁中杂质元素的存在对钢铁的性能影响很大。碳、硅、锰、硫、磷是生铁及碳素钢中主要杂质元素，谷称“五大元素”。因为它们对钢铁的性能影响很大，一般分析都要求测定它们。

化验的碳在钢铁中有的以固溶体状态存在，有的生成碳化物。碳是决定钢铁性能主要元素之一。一般含碳量高，硬度增加，延展性及冲击韧性降低，溶点较低；含碳量低，则硬度较弱，延展性及冲击韧性增加，熔点较高。钢铁的分类常以碳含量的高低为主要依据。含碳低于0.2%的称为纯铁（或熟铁或低碳钢）；含碳量在0.2%-1.7%之间的称为钢；含碳量高于1.7%，即为生铁。当然通常高炉冶炼出来的生铁的碳含量常常更高，在2.5%-4%之间。另外，碳在钢铁中的存在状态对钢铁的性影响也不小，灰口铁中含石墨碳较多，性质软而韧；白口铁中含化合碳较多，则性质硬而脆。

硫在钢铁中以MnS、FeS状态存在。FeS的溶点低，*后凝，夹杂于钢铁的之间。当加热压制时，FeS熔融，钢铁人晶粒推动连接作用而碎裂。硫的存在所引起的这种“热脆性”严重影响钢铁的性能。因此国家标准规定碳素钢中硫含量不得超过0.05%，**钢中含硫量就不超过0.02%。

化验的硫在钢铁中以Fe2P或Fe3P状态存在。磷化铁硬度较强，以致钢铁难于加工，并使钢铁产生“冷脆性”。但是当钢铁中的含磷量稍高时，能使流动性增加而易于铸造，并可避免在轧钢时轧辊与轧件黏合，所以在特殊情况下又常有意加入一定量的磷以达此目的。

锰在钢铁中主要以MnC、MnS、FeMnSi或固熔体状态存在。生铁中一般含锰0.5%-6%；普通碳素钢中锰含量较低；含锰0.8%-14%的为高锰钢；含12%-20%的铁合金称为镜铁；含锰60%-80%的铁合金称为锰铁。锰能增加钢的硬度，减弱延展性。高锰钢具有良好的弹性及耐磨性，用于制造弹簧、齿轮、铁路道岔、磨机的钢球、钢棒等。

化验的硅在钢铁中主要以FeSi、MnSi、FeMnSi等形态存在，也有时形成因溶体或非金属夹杂物，如2FeO·SiO2、2MnO·SiO2、硅酸盐。在高碳硅钢中有一部分以SiC状态存在。硅增加钢的硬度、弹性及强度，并提高钢的搞氧化力及耐酸性。硅促使碳游离为石墨状态，使钢铁富于流动性，易于铸造。生铁中，一般含硅0.5%-3%,当含硅高于2%而锰低于2%时，则其中的碳主要以游离的石墨状态存在，熔点较高，约为1200℃，断口呈灰色，称为灰口生铁。因为含硅量较高，流动性较好，而且质软，易于车削加工，故灰口铁多用于铸造。如果含硅量低于0.5%而含锰量高于4%，则锰阻止碳以石墨状态析出而主要以碳化物状态存在，熔点较低，约为1100℃，呈银白色，易于炼钢。含硅12%-14%的铁合金称为硅铁，含硅12%、锰20%的铁合金称为硅锰铁、主要用作炼钢的脱氧剂。

镍能增强钢的强度和韧性，铬使钢的硬度、耐热性和耐腐蚀性增加，钨、铝、钒、钛等元素也能使钢的强度和耐热性能得到改善。