錳:是有益元素。在普通碳素鋼中,它是一種弱脫氧劑,可提高鋼材強(qiáng)度,消除硫?qū)︿摰臒岽嘤绊?,改善鋼的冷脆傾向,同時(shí)不顯著降低塑性和韌性。錳還是我國(guó)低合金鋼的主要合金元素,其含量為0.8%?1.8%。但錳對(duì)焊接性能不利,因此含量也不宜過(guò)多。
硅:是有益元素。在普通碳素鋼中,它是一種強(qiáng)脫氧劑,常與錳共同除氧,生產(chǎn)鎮(zhèn)靜鋼。適量的硅,可以細(xì)化晶粒,提高鋼的強(qiáng)度,而對(duì)塑性、韌性、冷彎性能和焊接性能無(wú)顯著不良影響。硅在一般鎮(zhèn)靜鋼中的含量為0.12%?0.30% ,在低合金鋼中含量為0.2%?0.55%。過(guò)量的硅惡化焊接性能和抗銹蝕性能。
鈦、釩、泥等元素:可在鋼中形成微細(xì)碳化物,適量加入能起細(xì)化晶粒和彌散強(qiáng)化作用,從而提高鋼材的強(qiáng)度和韌性,又可保持良好的塑性。
鋁:是強(qiáng)脫氧劑,還能細(xì)化晶粒,可提高鋼的強(qiáng)度和低溫沖擊韌性合格保證的低合金鋼中,其含量不小于0.015%。
鉻、鎮(zhèn):是提高鋼材強(qiáng)度的合金元素,用于Q390及以上牌號(hào)的鋼材中,但其含量應(yīng)受限制,以免影響鋼材的其他性能。
銅和鉻、鎮(zhèn)、鉬等元素:可在金屬基體表面形成保護(hù)層,提高鋼對(duì)大氣的抗腐蝕能力,同時(shí)保持鋼材具有良好的焊接性能。在我囯的焊接結(jié)構(gòu)用耐候鋼中,銅的含量為0.20%?0.40%。
鑭、鈰等稀土元素:可提高鋼的抗氧化性,并改善其他性能。在低合金鋼中,其含量按0.02%?0.20%控制。
氧和氮:屬于有害元素。氧與硫類似使鋼熱脆,氮的影響和磷類似,因此其含量均應(yīng)嚴(yán)格控制。但當(dāng)采用特殊的合金組分匹配時(shí),氮可作為一種合金元素來(lái)提高低合金鋼的強(qiáng)度和抗腐蝕性,如在九江長(zhǎng)江大橋中已成功使用的15MnVN鋼,就是Q420中的一種含氮鋼,氮含量控制在0.010% ?0.020%。
氫:氫是有害元素。呈極不穩(wěn)定的原子狀態(tài)溶解在鋼中,其溶解度隨溫度的降低而降低,常在結(jié)構(gòu)疏松區(qū)域、孔洞、晶格錯(cuò)位和晶界處富集,生成氫分子,產(chǎn)生巨大的內(nèi)壓力,使鋼材開(kāi)裂,稱為氫脆。氫脆屬于延退性破壞,在有拉應(yīng)力作用下常需要經(jīng)過(guò)一定孕肓發(fā)展期才會(huì)發(fā)生。在破裂面上??梢?jiàn)到白點(diǎn),稱為氫白點(diǎn)。含碳是較低且硫、磷含是較少的鋼,氫脆敏感性低。鋼的強(qiáng)度等級(jí)越高,對(duì)氫脆越敏感。