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摘 要：我国的不锈钢产业起步较晚，但是发展十分迅速，目前已经成为国际中不锈钢需求最大的国家之一，其需求行业也从最初的国防及工业行业延伸到各个领域。本文就从生产的角度对其进行分析，主要阐述化学元素对不锈钢的影响。
关键词：化学元素；不锈钢；合金元素；钢工艺
：A
不锈钢是合金钢的典型代表，其在大气、酸碱等腐蚀性介质中呈现出钝态、耐腐蚀性强，不易生锈的特征，受到生产行业的认可。下面就来分析化学元素对不锈钢的影响。
铬可以提高金属的抗腐蚀性能，改善抗氧化性，同时可以增加钢的热强性，提高钢的淬透性，使钢的强度、硬度与耐磨性得到改善。锰可以增加钢的强度，也是良好的脱氧剂与脱硫剂，但是其含量过高的话会降低钢的抗腐蚀性。镍能提高淬透性，保证了钢的塑形及韧性。除了这几种主要的材料之外，还包括许多其他的元素，例如碳，是钢的主要元素，其可以增加屈服点及抗拉强度，但是会使塑形与冲击性降低，如果碳的含量超过0.23%的话，钢的焊接性能会被破坏，所以合金钢中的碳含量一般不会超过0.2%。硅是炼钢中主要的还原剂和脱氧剂，硅可以提高钢的弹性，因此其是弹簧钢的主要材料。磷是钢中的有害因素，其会降低焊接性与塑形，但是同时也是合成钢必不可少的元素，但是含量要控制在0.045%之内，优质钢要更低。与磷相同，硫也属于有害元素，使钢产生脆性，降低其韧性与延展性，在生产中可能会产生裂纹，因此在生产中要在0.055%之内，优质钢要更小，硫可以改善切削加工型。钼可以细化钢的晶粒，提高淬透性与热强性，在高温环境中保证足够的强度与抗蠕变能力，提高结构钢的机械性，抑制合金钢由于火引起的脆性。钛是钢的强脱氧剂，使钢的内部组织致密，细化晶粒力，降低冷脆性，改善焊接性。钒是钢的优质脱氧剂，改善其强度与韧性，钒与碳形成碳化物，提高在高温高压环境中的抗氢腐蚀能力。钨的熔点较高，属于昂贵的合金元素，与碳形成的碳化钨具有较高的硬度与耐磨性，在工具钢中加入钨，可以很高的改善红硬性与热强度，作切削工具及锻模具用。铌可以降低钢的过热敏感性及火脆性，改善强度，但是塑形与韧性会降低，在普通的合金钢中加入铌，可以提高抗腐蚀性能，改善焊接性。铜可以提高强度与韧性，尤其是可以很好的抵抗大气腐蚀，但是其在热加工中非常容易出现热脆，但铜含量小于0.50%对焊接性无影响。铝的应用频率也较高，属于常用脱氧剂，提高钢的冲击韧性，同时铝还具有抗氧化性与抗腐蚀性，与铬、硅同用，可以改善高温下的耐腐蚀能力，但是会对钢的热加工性能产生银锭影响，因此要控制好加入量。氮能提高钢的强度，低温韧性和焊接性，增加时效敏感性。除了这些常见元素，在合金钢中还会加入钴、硼等稀有金属，主要被应用于特殊钢的合成中。还有一些合成钢种会加入稀土元素，改善钢的形态、分布等进而达到改善钢的性能目的，提高耐磨性。
2.2 形成碳化物，具有强化与硬化的作用。不同的元素与碳的作用不同，目前常用的合金元素分为非碳化物与碳化物形成元素两类。碳化物形成元素包括Ti、Nb、V、W、Mo、Cr、Mn等，在钢中可以与碳结合形成碳化物，如：TiC、VC、WC等，这些碳化物的硬度、熔点高，更加稳定，
2.3 结构钢种珠光体增加，具有强化功能。在钢中加入合金元素，使Fe-Fe3C相图中的共析点左移，所以与碳含量相同的碳钢相比，亚共析成分的结构钢含碳量更接近于共析成分，组织中珠光体的数量，增加了合金钢的强度。
其次，影响奥氏体转变。合金钢的淬透性更佳，降低淬火冷速，减小淬火变形，但是残余奥氏体增多。除Co外，所有溶于奥氏体中的合金元素，都会增加过冷奥氏体的稳定性，使C曲线右移，马氏体临界冷却速度减小，淬透性提高。这使合金钢运用较小的冷却速度就可以淬成马氏体组织，减小淬火变形。所以在制作大尺寸、形状复杂或者精度较高的零件多采用合金钢来制作。除Co、Al外，大多数合金元素都使M点降低，使合金钢淬火后的残余奥氏体量比碳钢多，这将对零件的淬火质量会产生不利影响。
最后，影响回火转变合金钢具有较好的耐火性，回火后强韧性配合较好，一些钢可以产生“二次硬化”。在进行回火的时候马氏体不容易被分解，抗软化能力较好，增加了钢的耐回火性，回火后有较好的强韧性配合。合金严肃可以提高马氏体分解温度，对于含有较多Cr、Mo、W、V等强碳化物形成元素的钢，当加热到500～600℃回火时，直接由马氏体中析出合金碳化物，这些碳化物颗粒细小，分布弥散，使钢的硬度不仅不降低，反而升高这种现象称为“二次硬化”。但是有部分合金钢要避免“回火脆性”的出现。
3.2 影响焊接的性能。在焊接淬透性较好的合金钢过程中，在接头的位置常常会出现淬硬组织，使该处的脆性加大，导致焊接裂纹的出现；焊接时合金元素容易被形成的氧化物夹杂，使焊接的质量下降。例如在不锈钢焊接的过程中，非常容易夹杂Cr2O3，会影响焊缝的质量，同时铬的损失，不锈钢的耐腐蚀性也会降低，因此高合金钢最好采用保护作用好的氩弧焊。
3.3 影响锻造性能。在合金元素溶入奥氏体后，变形抗力增加，塑形变形的难度增加，合金钢锻造需要施加更大压力的吨位。同时，合金元素使钢的导热性降低，脆性增加，加大了合金钢锻造时遇锻后冷却中出现的变形、开裂倾向，所以在合金钢锻后要控制锻温度与冷却速度。
结语
从上文的分析中我们看到，作为现代生产的主要原料，不锈钢是不可替代的，在合成不锈钢的过程中，化学元素重要性无可取代，作为生产部门，要善于利用不同的化学元素作用，提高合金钢的质量，促进我国不锈钢产业的发展。
参考文献
吕丽平，刘伟，韩军雷，王润娇，赵会美.化学成分对亚稳态奥氏体不锈钢车体板材均匀变形及加工硬化行为的影响[J].铁道学报.2009（06）.
欧阳维真.1Cr18Ni9Ti不锈钢中形变诱发α′马氏体相的组织特征[J].桂林航天工业高等专科学校学报.2002（01）.
[3]刘伟，何俊，周立涛，李国平，陆培德.冷轧奥氏体不锈钢的应变硬化行为及其焊接性能[J].铁道学报.2007（05）.
关键词：化学元素；不锈钢；合金元素；钢工艺
：A
不锈钢是合金钢的典型代表，其在大气、酸碱等腐蚀性介质中呈现出钝态、耐腐蚀性强，不易生锈的特征，受到生产行业的认可。下面就来分析化学元素对不锈钢的影响。
1 不锈钢生产中常用元素及其影响
铬（Cr），锰（Mn），镍（Ni），硅（Si），硼（B），钨（W），钼（Mo），钒（V），钛（Ti）和稀土元素（Re）等都是不锈钢的主要生产元素，在不锈钢的生产中具有不同的作用。铬可以提高金属的抗腐蚀性能，改善抗氧化性，同时可以增加钢的热强性，提高钢的淬透性，使钢的强度、硬度与耐磨性得到改善。锰可以增加钢的强度，也是良好的脱氧剂与脱硫剂，但是其含量过高的话会降低钢的抗腐蚀性。镍能提高淬透性，保证了钢的塑形及韧性。除了这几种主要的材料之外，还包括许多其他的元素，例如碳，是钢的主要元素，其可以增加屈服点及抗拉强度，但是会使塑形与冲击性降低，如果碳的含量超过0.23%的话，钢的焊接性能会被破坏，所以合金钢中的碳含量一般不会超过0.2%。硅是炼钢中主要的还原剂和脱氧剂，硅可以提高钢的弹性，因此其是弹簧钢的主要材料。磷是钢中的有害因素，其会降低焊接性与塑形，但是同时也是合成钢必不可少的元素，但是含量要控制在0.045%之内，优质钢要更低。与磷相同，硫也属于有害元素，使钢产生脆性，降低其韧性与延展性，在生产中可能会产生裂纹，因此在生产中要在0.055%之内，优质钢要更小，硫可以改善切削加工型。钼可以细化钢的晶粒，提高淬透性与热强性，在高温环境中保证足够的强度与抗蠕变能力，提高结构钢的机械性，抑制合金钢由于火引起的脆性。钛是钢的强脱氧剂，使钢的内部组织致密，细化晶粒力，降低冷脆性，改善焊接性。钒是钢的优质脱氧剂，改善其强度与韧性，钒与碳形成碳化物，提高在高温高压环境中的抗氢腐蚀能力。钨的熔点较高，属于昂贵的合金元素，与碳形成的碳化钨具有较高的硬度与耐磨性，在工具钢中加入钨，可以很高的改善红硬性与热强度，作切削工具及锻模具用。铌可以降低钢的过热敏感性及火脆性，改善强度，但是塑形与韧性会降低，在普通的合金钢中加入铌，可以提高抗腐蚀性能，改善焊接性。铜可以提高强度与韧性，尤其是可以很好的抵抗大气腐蚀，但是其在热加工中非常容易出现热脆，但铜含量小于0.50%对焊接性无影响。铝的应用频率也较高，属于常用脱氧剂，提高钢的冲击韧性，同时铝还具有抗氧化性与抗腐蚀性，与铬、硅同用，可以改善高温下的耐腐蚀能力，但是会对钢的热加工性能产生银锭影响，因此要控制好加入量。氮能提高钢的强度，低温韧性和焊接性，增加时效敏感性。除了这些常见元素，在合金钢中还会加入钴、硼等稀有金属，主要被应用于特殊钢的合成中。还有一些合成钢种会加入稀土元素，改善钢的形态、分布等进而达到改善钢的性能目的，提高耐磨性。
2 合金元素对钢力学性能的影响
2.1 可溶铁，起到固溶强化作用。在当前的技术手段下，所有的合金元素在一定程度上几乎都可以溶于铁素体、奥氏体中形成固溶体，使钢的强度与硬度增加，但是塑形与韧性降低，使钢具有强韧性的良好配合。2.2 形成碳化物，具有强化与硬化的作用。不同的元素与碳的作用不同，目前常用的合金元素分为非碳化物与碳化物形成元素两类。碳化物形成元素包括Ti、Nb、V、W、Mo、Cr、Mn等，在钢中可以与碳结合形成碳化物，如：TiC、VC、WC等，这些碳化物的硬度、熔点高，更加稳定，
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如果它们颗粒细小并在钢中均匀分布时，则显著提高钢的强度、硬度和耐磨性。2.3 结构钢种珠光体增加，具有强化功能。在钢中加入合金元素，使Fe-Fe3C相图中的共析点左移，所以与碳含量相同的碳钢相比，亚共析成分的结构钢含碳量更接近于共析成分，组织中珠光体的数量，增加了合金钢的强度。
3 合金元素对钢工艺性能的影响
3.1 合金元素对热处理的影响
首先，对奥氏体化的影响。在加热过程中，在进行合金钢的处理过程中，合金元素可以适当的增加温度与延长保温时间。合金钢种的合金渗碳体，合金碳化物稳定性高，于奥氏体不易融合。即使融入，扩散也相当的缓慢，所以合金钢的奥氏体花速度要慢于碳钢，为加速奥氏体化，要求将合金钢（锰钢除外）加热到较高的温度和保温较长的时间。除了Mn外，所有的合金元素都具有阻碍奥氏体晶粒长大的效果，尤其是Ti、V等强碳化物形成的合金碳化物稳定性高，残存在奥氏体晶界上，显著地阻碍奥氏体晶粒长大。因此奥氏体化的晶粒一般比碳钢细。其次，影响奥氏体转变。合金钢的淬透性更佳，降低淬火冷速，减小淬火变形，但是残余奥氏体增多。除Co外，所有溶于奥氏体中的合金元素，都会增加过冷奥氏体的稳定性，使C曲线右移，马氏体临界冷却速度减小，淬透性提高。这使合金钢运用较小的冷却速度就可以淬成马氏体组织，减小淬火变形。所以在制作大尺寸、形状复杂或者精度较高的零件多采用合金钢来制作。除Co、Al外，大多数合金元素都使M点降低，使合金钢淬火后的残余奥氏体量比碳钢多，这将对零件的淬火质量会产生不利影响。
最后，影响回火转变合金钢具有较好的耐火性，回火后强韧性配合较好，一些钢可以产生“二次硬化”。在进行回火的时候马氏体不容易被分解，抗软化能力较好，增加了钢的耐回火性，回火后有较好的强韧性配合。合金严肃可以提高马氏体分解温度，对于含有较多Cr、Mo、W、V等强碳化物形成元素的钢，当加热到500～600℃回火时，直接由马氏体中析出合金碳化物，这些碳化物颗粒细小，分布弥散，使钢的硬度不仅不降低，反而升高这种现象称为“二次硬化”。但是有部分合金钢要避免“回火脆性”的出现。
3.2 影响焊接的性能。在焊接淬透性较好的合金钢过程中，在接头的位置常常会出现淬硬组织，使该处的脆性加大，导致焊接裂纹的出现；焊接时合金元素容易被形成的氧化物夹杂，使焊接的质量下降。例如在不锈钢焊接的过程中，非常容易夹杂Cr2O3，会影响焊缝的质量，同时铬的损失，不锈钢的耐腐蚀性也会降低，因此高合金钢最好采用保护作用好的氩弧焊。
3.3 影响锻造性能。在合金元素溶入奥氏体后，变形抗力增加，塑形变形的难度增加，合金钢锻造需要施加更大压力的吨位。同时，合金元素使钢的导热性降低，脆性增加，加大了合金钢锻造时遇锻后冷却中出现的变形、开裂倾向，所以在合金钢锻后要控制锻温度与冷却速度。
结语
从上文的分析中我们看到，作为现代生产的主要原料，不锈钢是不可替代的，在合成不锈钢的过程中，化学元素重要性无可取代，作为生产部门，要善于利用不同的化学元素作用，提高合金钢的质量，促进我国不锈钢产业的发展。
参考文献
吕丽平，刘伟，韩军雷，王润娇，赵会美.化学成分对亚稳态奥氏体不锈钢车体板材均匀变形及加工硬化行为的影响[J].铁道学报.2009（06）.
欧阳维真.1Cr18Ni9Ti不锈钢中形变诱发α′马氏体相的组织特征[J].桂林航天工业高等专科学校学报.2002（01）.
[3]刘伟，何俊，周立涛，李国平，陆培德.冷轧奥氏体不锈钢的应变硬化行为及其焊接性能[J].铁道学报.2007（05）.