三、鋼的晶體組織和化學(xué)成分及其對(duì)鋼性能的影晌

(一)鋼的組織

　　(1)鐵素體：是碳在α-Fe中的固溶體。其晶格原子間空隙較小，溶入碳少，滑移面較多，晶格畸變小，所以受力時(shí)強(qiáng)度低而塑性好。抗拉強(qiáng)度約為250MPa，伸長(zhǎng)率約為50%。

　　(2)滲碳體：是鐵和碳組成的化合物(Fe3C)。含碳量6.67% ，晶體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，性質(zhì)硬而脆，抗拉強(qiáng)度很低。

　　(3)珠光體：是鐵素體和滲碳體的機(jī)械混合物。含碳量0.8% ，其強(qiáng)度較高，塑性和韌性介于鐵素體和滲碳體之間。

　　建筑鋼材的含碳量不大于0.8% ，其基本組織為鐵素體和珠光體。含碳量增大時(shí)，珠光體的相對(duì)含量隨之增大，鐵素體則相應(yīng)減小。因而，強(qiáng)度隨之提高，但塑性和韌性則相應(yīng)下降。

　　(二)鋼的化學(xué)成分對(duì)鋼材性能的影響

　　1.碳

　　建筑鋼材含碳量不大于0.8%。當(dāng)碳含量提高，鋼中的珠光體隨之增多，故強(qiáng)度和硬度相應(yīng)提高，而塑性和韌性則相應(yīng)降低。碳是顯著降低鋼材可焊性元素之一，含碳量超過(guò)0.3%時(shí)鋼的可焊性顯著降低。碳還增加鋼的冷脆性和時(shí)效敏感性，降低抗大氣銹蝕性。

　　2.硅

　　硅在鋼中除少量呈非金屬夾雜物外，大部分溶于鐵素體中。當(dāng)含量較低(小于1%)時(shí)， 可提高鋼材的強(qiáng)度，對(duì)塑性和韌性影響不明顯。硅是我國(guó)鋼筋用鋼材中的主加合金元素。

　　3.錳

　　錳溶于鐵素體中。錳能消減硫和氧所引起的熱脆性，使鋼材的熱加工性質(zhì)改善。錳溶于鐵素體中使其強(qiáng)化，并起到細(xì)化珠光體作用，使強(qiáng)度提高。錘是我國(guó)低合金結(jié)構(gòu)鋼的主加合金元素，含量一般在1%~2%范圍內(nèi)。

　　4.磷

　　磷是碳鋼中的有害雜質(zhì)。主要溶于鐵素體起強(qiáng)化作用。含量提高，鋼材的強(qiáng)度提高， 塑性和韌性顯著下降。特別是溫度愈低，對(duì)塑性和韌性的影響愈大。磷在鋼中的偏析傾向強(qiáng)烈，一般認(rèn)為：磷的偏析富集，使鐵素體品格嚴(yán)重畸變，是鋼材冷脆性顯著增大的原因。磷使鋼材變脆的作用，使它顯著降低鋼材的可焊性。

　　磷可提高鋼的耐磨性和耐蝕性，在低合金鋼中可配合其他元素作為合金元素使用。

　　5.硫

　　硫是很有害的元素。呈非金屬的硫化物夾雜物存在于鋼中，降低各種力學(xué)性能。硫化物所造成的低熔點(diǎn)使鋼在焊接時(shí)易于產(chǎn)生熱裂紋，顯著降低可焊性。硫亦有強(qiáng)烈的偏析作用，增加了危害性。

　　6.氧

　　氧是鋼中的有害雜質(zhì)，主要存在于非金屬夾雜物內(nèi)，少量溶于鐵素體中。非金屬夾雜物降低鋼的力學(xué)性能，特別是韌性。氧有促進(jìn)時(shí)效傾向的作用。氧化物所造成的低熔點(diǎn)亦使鋼的可焊性變壞。

　　7.氮

　　氮主要嵌溶于鐵素體中，也可呈化合物形式存在。氮對(duì)鋼材性質(zhì)的影響與碳、磷相似，使鋼材的強(qiáng)度提高，塑性特別是韌性顯著下降。

　　在建筑常用的低合金鋼中，還常用鈦、鈮、礬等作為合金元素。