钢中化学成分的作用

1. 碳 (C)。碳是影响钢冷塑性变形的最重要的化学元素。碳含量越高，钢的强度越高，冷塑性越低。研究表明，碳含量每增加0.1%，屈服强度增加约27.4MPa，抗拉强度增加约58.8MPa，延伸率降低约4.3%。因此，钢中的碳含量对钢的冷塑性变形性能有显著影响。

2. 锰（Mn）。锰在炼钢过程中与氧化铁反应，主要用于钢的脱氧。锰与钢中的硫化铁反应，可以降低硫对钢的有害影响。生成的硫化锰可以改善钢的切削性能。锰可以提高钢的抗拉强度和屈服强度，降低冷塑性，不利于钢的冷塑性变形。但是，锰对变形力有不利影响，其效果仅为碳的1/4左右。因此，除特殊要求外，碳钢中的锰含量不应超过0.9%。

3. 硅（Si）。硅是炼钢过程中脱氧剂的残留物。当钢中硅含量增加0.1%时，抗拉强度可提高约13.7MPa。当硅含量超过0.17%且碳含量较高时，会对钢的冷塑性产生显著影响。适当提高钢中的硅含量有利于提高钢的综合力学性能，特别是弹性极限，还可以提高钢的抗侵蚀性能。然而，当钢中硅含量超过0.15%时，会迅速形成非金属夹杂物。即使对高硅钢进行退火处理，也无法软化钢体，反而会降低钢的冷塑性变形性能。因此，除了满足产品的高强度性能要求外，还应尽可能降低钢中的硅含量。

4. 硫（S）。硫是一种有害杂质。钢中的硫会使金属晶体颗粒彼此分离，导致裂纹产生。硫的存在还会导致钢的热脆化和生锈。因此，钢的硫含量应低于0.055%。优质钢的硫含量应低于0.04%。

5. 磷（P）。磷具有很强的加工硬化作用，且在钢中偏析严重，这会增加钢的冷脆性，使钢易受酸蚀。钢中的磷还会降低冷塑性变形能力，导致产品在拉拔过程中开裂。钢中的磷含量应控制在0.045%以下。

6. 其他合金元素。碳钢中还含有其他合金元素，例如铬、钼和镍，这些元素以杂质的形式存在，对钢的影响远小于碳，而且含量也极低。