常见化学元素对模具钢性能的影响

兀素1：碳

对钢材性能的影响：

C是仅次于铁的主要元素，直接影响钢的强度、塑性、韧性和接性能。

当钢中碳含量低于0.8%时，随着碳含量的增加，钢的强度和硬度增加，但塑性和韧性下降。然而，当碳含量高于1.0%时，钢的强度随着碳含量的增加而降低，

元素2：锰

对钢材性能的影响：

Mn能提高钢的强度：能与Fe无限固溶，在提高钢的强度的同时，对塑性的影响相对较小。因此，锰被广泛用作钢中的强化元素。可以说基本上所有的碳钢都含有Mn。一般低碳钢中的Mn含量不会超过0.5%；高强度钢中的Mn含量会随着强度等级的提高而增加，如马氏体钢，Mn含量可高达3%。锰可以改善钢的淬透性和热加工性。

Mn能消除S（硫）的影响：在钢铁冶炼中Mn能与S形成高熔点的Mns，进而削弱和消除S的不利影响。

Mn含量不是越高越好。锰含量的增加会降低钢的塑性和可焊性。

元素3：硅

对钢材性能的影响：Si是炼钢讨程中重要的还原剂和脱氧剂，对干碳钢中的许多材料来说，它含有小于0.5%的S，一般在炼钢过程中作为还原剂和脱氧剂带入。硅可以溶解在铁素体和奥氏体中，提高钢的硬度和强度，其作用仅次于磷，但强于锰、镍、铭、钨、钼、钒等元素。但当硅含量超过3%时，钢的塑性和韧性会明显

降低。硅可以提高钢的弹性极限、屈服强度、屈强比、疲劳强度和疲劳比。这是因为硅或硅锰钢可以用作弹簧钢。硅可以降低钢的密度、热导率和电导率。它能促进铁素体晶粒粗化，降低矫顽力。有降低晶体各向异性的趋势，使磁化容易，磁阻降低，可用于生产电工钢，因此硅钢片的磁滞损耗低。硅可以提高铁氧体的磁导率，使钢板在弱磁场下具有更高的磁感应强度。但在强磁场下，硅降低了钢的磁感应强度，由于硅的强脱氧能力，降低

了铁的磁时效效应。

含硅钢在氧化气氛中加热时，表面会形成一层SI02膜，从而提高钢在高温下的抗氧化性。

硅能促进铸钢中柱状晶的生长，降低塑性。如果硅钢加热时冷却很快，就会因为导热系数低，内外温差大而断裂。

硅会降低钢的可焊性，由于硅与氧的结合能力比铁强，焊接时容易生成低熔点的砗酸盐，增加熔渣和熔融金属的流动性，造成喷溅现象，影响焊接质量，硅是一种很好的脱氢剂，用铝脱氧时，适当加入一定量的硅可以显著提高脱氧率，钢中有一定的硅残留，是炼铁炼钢过程中作为原料带入的。在沸腾的钢中，砗限于元素4：硫

对钢材性能的影响：

硫来自炼钢矿石和燃料焦炭，它是钢中的有書元素，硫在钢中以硫化铁（Fes）的形式存在，Fes与Fe形成低熔点（985℃）的化合物，而钢的热加工温度一般在1150~1200℃以上，所以钢在热加工时，由于Fes化合物的过早熔化而使工件开裂，这就是所谓的“热脆”。降低钢的延展性和韧性，在锻造和轧制过程中产生裂纹。硫也对焊接性能有害，并降低耐腐蚀性。优质钢：S<0.02%～ 0.03%：优质钢：5<0.03%～ 0.045%：普通钢：S<0.055%～ 0.7%或更低。

因为它的碎片很脆，它可以获得非常闪亮的表面，所以它可以用来制造表面光洁度高、需要很小负载的钢部件（称为快切钢）。比如CR14就有意加入了少量的硫（=0.2

～0.4%）。一些高速钢工具钢是硫化的。

元素5：磷（磷）对钢材性能的影响：磷由矿石带入钢中。一般来说，磷也是有書元素。磷虽然能提高钢的强度和硬度，但能显著降低塑性和，冲击韧性。特别是在低温下，使钢明显变脆，称为“冷脆”。冷脆性恶化了钢的冷加工和可焊性。磷含量越高，冷脆越大，所以严格控制钢中的磷含量。高钢级：P<0.025%；优质钢：P<0.04%；普通钢：P<0.085%。P具有良好的溶强化和冷淬效果。当与铜结合时，可提高低合金高强度钢的耐大气腐蚀性能，但降低其冷冲压性能。当与硫和锰结合时，它能改善可加工性并增加回火脆性和冷脆敏感性。

元素6：铬

对钢材性能的影响：

铬可以增加钢的淬透性和二次硬化，可以提高碳钢的硬度和耐磨性，而不会使钢变脆。当含量超过12%6时，钢具有良好的抗高温氧化性和抗氧化腐蚀性，还增加了钢的热强度。铬是不锈钢、耐酸钢和耐热钢的主要合金元素。

铬可以提高碳钢在轧制状态下的强度和硬度，降低延伸率和面积收缩率，当铬含量超过15%时，强度和硬度会降低，而伸长率和面积收缩率会相应增加。含铬钢的零件磨削后容易获得高的表面加工质量。

铬在调质组织中的主要作用是提高淬透性，使调质后的钢具有更好的综合力学性能。含铭的碳化物也可以在渗碳钢中形成，从而提高材料表面的耐磨性。含铬弹簧钢在热处理过程中不易脱碳。饹能提高工具钢的耐磨性、硬度和红硬性，并具有良好的回火稳定性。铬可以提高电热合金的抗氧化性、电阻和强度，

元素7：钒

对钢材性能的影响：它与钒、碳、氨、氧有很强的亲和力，并与之形成相应的稳定化合物。钒在钢中主要以碳化物的形式存在。其主要作用是细化钢的组织和晶粒，降低钢的强度和韧性。高温下固溶时，淬透性增加：相反，如果以碳化物的形式存在，淬透性会降低。钒增加淬火钢的回火稳定性，并产生二次硬化效应。钢中钒含量一般不超过0.5%，高速工具钢除外。

钒可以细化普通低碳合金钢中的晶粒，提高正火后的强度、屈强比和低温特性，改善钢的可性。钒通常与锰、铬、钼、钨和其他元素结合用于合金结构钢中，因为它在一般热处理条件下会降低淬透性。调质钢中的钒主要用于提高钢的强度和屈强比，细化晶提高过热敏感性。在渗碳钢中，因为可以细化晶粒，所以渗碳后钢可以直接淬火，不需要二次淬火。粒，钒工具钢可以细化晶粒，降低过热敏感性，增加回火稳定性和耐磨性，从而延长工具的使用寿命。