金属学与热处理总结.docx
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金属学与热处理总结
金属学与热处理总结
第一章、金属的晶体结构
晶体：
在三维开空间做有规则的周期性排列的物质，金属一般为晶体。
晶体的特性：
1.一定的熔点2.各向异性
金属键：
失去外层价电子的正离子与弥漫其间的自由电子的静电作用而结合起来，这种结合方式称为金属键。
无饱和性和方向性。
晶格：
将阵点用直线连接起来形成的空间格子。
晶胞：
在晶格中选取一个能够完全反映晶格特征的最小的几何单元，用来分析原子排列的规律性，这个最小的几何单元称为晶胞。
晶体结构：
晶格类型
晶胞中的原子数
原子半径
配位数
致密度
体心立方
8*1/8+1=2
8
68%
面心立方
1/8*8+1/2*6=4
12
74%
密排六方
1/6*12+1/2*2+3=6
12
74%
原子堆垛方式及间隙：
晶格类型
fcc（A1）
bcc（A2）
hcp（A3）
间隙类型
正四面体
正八面体
四面体
扁八面体
四面体
正八面体
间隙个数
8
4
12
6
12
6
原子半径rA
间隙半径rB
（更大）
（更大）
在晶体中由一系列原子所组成的平面叫做晶面，任意两个原子之间连线所指的方向称为晶向。
晶向指数：
P14。
取坐标值按比例化为最小简单整数，用【】表示
所有平行的晶向，都有相同的晶向指数。
原子排列相同但空间位相不同的所有晶向。
晶面指数：
P15。
取各截距倒数，用（）表示
当晶面与坐标轴平行时，认为截距无穷大，倒数为0。
两个晶面指数的数字和顺序完全相同而符号相反，则晶面平行。
空间位相不同但原子排列情况完全一样的晶面属同一个晶面族。
晶体缺陷：
点缺陷（空位、间隙原子：
较多、置换原子：
异类原子）
线缺陷（刃型位错、螺型位错）
面缺陷
位错：
晶体中原子的排列在一定范围内发生有规律错动的一种特殊结构组态。
柏氏矢量确定方法：
P24
位错的柏氏矢量具有的一些特性：
①用位错的柏氏矢量可以判断位错的类型；②柏氏矢量的守恒性，即柏氏矢量与回路起点及回路途径无关；③位错的柏氏矢量个部分均相同。
刃型位错的柏氏矢量与位错线垂直（外正，内负）
螺型平行（与柏氏矢量同向右，逆向左）
位错密度：
单位体积中包含的位错线的总长度成为位错密度。
位错运动方式：
1.滑移。
2.攀移（只有刃型位错中有）
晶界：
晶体结构相同但位相不同的晶粒之间的晶面称为晶界。
晶界具有的一些特性：
①晶界的能量较高，具有自发长大和使界面平直化，以减少晶界总面积的趋势；②原子在晶界上的扩散速度高于晶内，熔点较低；③相变时新相优先在晶界出形核；④晶界处易于发生杂质或溶质原子的富集或偏聚；⑤晶界易于腐蚀和氧化；⑥常温下晶界可以阻止位错的运动，提高材料的强度。
第二章、纯金属的结晶
重点内容：
均匀形核时过冷度与临界晶核半径、临界形核功之间的关系；细化晶粒的方法，铸锭三晶区的形成机制。
基本内容：
结晶过程、阻力、动力，过冷度、变质处理的概念。
铸锭的缺陷；结晶的热力学条件和结构条件，非均匀形核的临界晶核半径、临界形核功。
过冷度：
理论结晶温度与实际结晶温度的差称为过冷度。
（影响因素：
金属种类、冷却速度越大越高、纯度越高越大）
过冷度与液态金属结晶的关系：
液态金属结晶的过程是形核与晶核的长大过程。
从热力学的角度上看，没有过冷度结晶就没有趋动力。
根据
可知当过冷度
为零时临界晶核半径Rk为无穷大，临界形核功（
）也为无穷大。
临界晶核半径Rk与临界形核功为无穷大时，无法形核，所以液态金属不能结晶。
晶体的长大也需要过冷度，所以液态金属结晶需要过冷度。
结晶潜热：
1mol物质从液相转变为固相，伴随放出的热量。
结晶：
形核+长大
金属结晶条件：
1.热力学条件
2.结构条件（出于瞬间出现又瞬间消失的短程有序的原子集团成为结构起伏，又叫相起伏）
均匀形核：
临界形核半径：
形核功：
形核率：
N=N1*N2N1受形核功影响的形核率因子
N2受原子扩散能力影响的形核率因子
非均匀形核：
临界形核半径：
形核功：
形核率：
光滑界面：
界面光滑平整，液固相截然分开。
小平面界面。
a大于5
1.二维晶核长大机制：
形核，横向扩展，长完一层再一层
2.螺型位错长大机制
粗糙界面：
高低不平，存在过渡层。
非小平面界面a小于2
3.连续长大机制：
长大速度快，需要过冷度小。
固液界面前沿液体温度梯度：
正温度梯度，负温度梯度
正温度梯度：
1.光滑界面：
锯齿状
2.粗糙界面：
平面长大方式
负温度梯度：
树枝状生长（等轴晶粒，柱状晶粒）
晶粒度：
晶粒的大小
细晶强化：
用细化晶粒来提高材料的强度的方法。
细化晶粒的方法：
增加过冷度、变质处理、振动与搅拌。
铸锭三个晶区的形成机理：
表面细晶区：
当高温液体倒入铸模后，结晶先从模壁开始，靠近模壁一层的液体产生极大的过冷，加上模壁可以作为非均质形核的基底，因此在此薄层中立即形成大量的晶核，并同时向各个方向生长，形成表面细晶区。
柱状晶区：
在表面细晶区形成的同时，铸模温度迅速升高，液态金属冷却速度减慢，结晶前沿过冷都很小，不能生成新的晶核。
垂直模壁方向散热最快，因而晶体沿相反方向生长成柱状晶。
中心等轴晶区：
随着柱状晶的生长，中心部位的液体实际温度分布区域平缓，由于溶质原子的重新分配，在固液界面前沿出现成分过冷，成分过冷区的扩大，促使新的晶核形成长大形成等轴晶。
由于液体的流动使表面层细晶一部分卷入液体之中或柱状晶的枝晶被冲刷脱落而进入前沿的液体中作为非自发生核的籽晶。
影响柱状晶生长的因素：
铸型冷却能力、浇注温度与浇筑速度、熔化温度
铸锭缺陷：
缩孔（集中缩孔、分散缩孔），气孔，夹杂物
三、二元合金的相结构与结晶
重点内容：
杠杆定律、相律及应用。
基本内容：
相、匀晶、共晶、包晶相图的结晶过程及不同成分合金在室温下的显微组织。
合金、成分过冷；非平衡结晶及枝晶偏析的基本概念。
1、固溶体：
合金组元之间以不同比例相互混合后形成的固相，其晶体结构与组成合金的某一组元相同，这种相就成为固溶体。
溶质原子在晶格中的所占位置（置换固溶体、间隙固溶体）
固溶体分类（有限固溶体、无限固溶体）
按溶质原子与溶剂原子相对分布（无序固溶体、有序固溶体）
2、置换固溶体固溶度影响因素：
原子尺寸（越接近越固溶）、电负性（同上）、电子浓度（有一定极限）
晶体结构（溶质与溶剂晶体结构相同，是置换固溶体形成无限固溶体的必要条件）
3、固溶体的结构
晶格畸变、偏聚与有序、有序固溶体
4、固溶强化：
随着溶质浓度的增加，固溶体的强度硬度提高，塑性韧性下降。
5、金属化合物（中间相）：
当超过固溶体的固溶度极限是，形成的金属化合物。
6、金属化合物：
正常价化合物（电负性相差较大元素，化学式表示，高硬度，脆性大）
电子化合物（体心立方，；复杂立方，；秘排六方，）
间隙相和间隙化合物（按非金属与金属元素原子半径的比值区分）
7杠杆定律
相律相律F=C-P+2压力为常数时F=C-P+1。
F为平衡系统的自由度数，C为平衡系统的组元数，P为平衡系统的相数。
他的含义是：
在只受外界温度和压力影响的平衡系统中，它的自由度数等于系统的组元数和相数之差加上2。
杠杆定律arb
a
ωLωα
ωL=rb/ab×100%
8匀晶相图：
在固液两态均无限互溶的二元合金系。
匀晶结晶特点：
形核与长大和纯金属一样、变温结晶（需要一定的温度范围）、两相成分确定、异分结晶（固相成分与液相成分不同，两相质量比服从杠杆定律）、容易产生支晶偏析。
9固溶体不平衡结晶（实际生产）
晶内偏析：
在一个晶粒内部造成的化学成分不均匀的现象。
影响因素：
分配系数k。
k<1,k越小，越偏析；k>1，k越大，越偏析。
溶质原子扩散能力。
越大偏析越小
冷却速度。
冷却速度越大偏析越严重。
枝晶偏析：
固溶体晶体树枝状，枝干和枝间化学成分不均
区域偏析：
大范围化学成分不均匀。
区域提纯：
重复将金属小块进行熔化和凝固。
提纯效果影响因素：
熔区长度（越短越好）、k的大小（越小越好）、搅拌程度（激烈）
10、成分过冷：
固溶体合金结晶时，溶质组元重新分布，在固液界面形成溶质的浓度梯，，导致平衡温度随之升高，从而产生成分过冷。
成分过冷影响下生成胞状界面（成分过冷区较小时）、树枝晶（成分过冷区较大时）
11、共晶转变：
在一定温度下，一定成分液相同时结晶出成分一定的两个固相的转变过程。
脱溶过程：
由固溶体中析出另一个固相的过程，也是过饱和固溶体的分解过程，二次结晶。
a.共晶合金。
L→A+B
b.亚共晶合金L→AL→A+BA+B→A2+B2
最终：
先共晶的A、先共晶A中析出的B2和共晶组织A+B
c.过共晶合金L→BL→B+AB+A→B2+A2
最终：
先共晶的B、先共晶B中析出的A2和共晶组织A+B
不平衡结晶
伪共晶：
在不平衡结晶条件下，成分在共晶点附近的亚共晶或过共晶合金，和可能得到全部的共晶组织，成为伪共晶组织。
（包括两组成相有近似熔点时较为对称的金属-金属型，两组成相熔点相差悬殊、伪共晶区偏向高熔点一侧的金属-非金属型）
离异共晶：
在先共晶相数量较多而共晶组织很少时，又是共晶组织中（A+B）与先共晶组织（A）中相同的那一相，会依附在先共晶上生长，而剩下的另一相（B）则单独存在晶界处，从而使共晶组织的特征消失，这种共晶叫做离异共晶。
比重偏析：
由组成相与溶液之间的密度差所引起的一种区域偏析（增大冷却速度、加入第三种元素形成新相构成骨架组织上浮下沉、热对流和搅拌）
区域偏析（正偏析：
低熔点的元素含量从先凝固的外层到后凝固的内层逐渐增多。
反偏析：
低熔点的元素富集在铸锭先凝固的外层。
）
12、包晶相图：
两组元在液态相互无限溶解，在固态相互有限溶解，并发生包晶转变的二元合金系相图。
包晶转变：
有一定成分的固相和一定成分的液相作用，形成另一个一定成分的固相的转变。
L+A→B
a、包晶点：
先匀晶转变，L→A。
再发生包晶转变L+A→B，B相通常依附在A相上生核长大，将A相包围起来，B相成为A相的外壳，反应结束后，L和A相全部消失，全部转变成为B相。
b、低于包晶点：
先匀晶转变L→A，生成大量A相，再发生包晶转变L+A→B，由于A较多，所以继续从A中不断生成B2，也从B中不断生成A2，所以最终组成为A+B+A2+B2
c、高于包晶点：
先匀晶转变，L→A。
再发生包晶转变L+A→B，结束后剩余大量L相。
接着发生匀晶转变L→B,直到L全部消失。
然后保持一段时间B单相。
最后B→A，析出一部分A在B表面。
最后组织为B+A2
包晶偏析：
由于包晶转变不能充分进行而产生的化学成分不均匀现象。
（用长时间均匀化退火消除）
包晶转变特点及应用：
1、形成相衣服在初晶相上形成。
2、包晶转变的不完全性。
1、在轴承合金中的应用。
2、利用包晶转变细化晶粒。
13、其他类型转变
稳定化合物相图：
有一定熔点，在熔点一下保持其固有结构而不分解。
（从液相线到底为一条垂线）
不稳定化合物相图：
加热时发生分解的金属化合物。
（液相线往下为一个相区，不再是一条垂线）
分解型：
a、共晶转变L→A+B
b、共析转变C→A+B
（一个固相分解为两个固相，如Fe-C合金的左下角，由奥氏体分解为铁素体和渗碳体）
c、偏晶转变L1→L2+A
d、熔晶转变C→A+B
合成型
a、包晶转变L+B→A
b、包析转变C+B→A
c、合晶转变L1+L2→A
合金：
两种或两种以上的金属，或金属与非金属，经熔炼或烧结、或用其它方法组合而成的具有金属特性的物质。
合金相：
在合金中，通过组成元素（组元）原子间的相互作用，形成具有相同晶体结构与性质，并以明确界面分开的成分均一组成部分称为合金相。
根据相图判断合金性能：
1、匀晶合金：
度和度随合金含量增加而升高（中间高，两边低）。
导率和塑性相反（中间低，两边低）
2、共晶和包晶。
（看书P105）
3、流动性：
固液两相线相距越远（成分间隔与温度间隔越大），流动性越差。
缩孔性质
四、铁碳合金
重点内容：
铁碳合金的结晶过程及室温下的平衡组织，组织组成物及相组成物的计算。
基本内容：
铁素体与奥氏体、二次渗碳体与共析渗碳体的异同点、三个恒温转变。
铁素体：
溶于α-Fe中的间隙固溶体，为体心立方结构，常用符号F或α表示。
奥氏体塑性很好，具有顺磁性。
奥氏体：
碳溶于γ-Fe中的间隙固溶体，为面心立方结构，常用符号A或γ表示。
δ铁素体：
碳溶于体心立方晶格δ-Fe中的间隙固溶体，以δ表示。
渗碳体：
Fe3C，含碳量为ωC=6.69%，可用Cm表示，具有很高的硬度，但塑性差，低温下具有一定的铁磁性。
Fe-Fe3C相图分析
单相区——5个
符号
T/℃
C%
说明
A
1538
0
纯铁的熔点
B
1495
0.53
包晶转变时液相成分
C
1148
4.30
共晶点
D
1227
6.67
渗碳体的熔点
E
1148
2.11
碳在γ-Fe中的最大溶解度
F
1148
6.67
渗碳体的成分
G
912
0
纯铁α↔γ转变温度
H
1495
0.09
碳在δ-Fe中的最大溶解度
J
1495
0.17
包晶点
K
727
6.67
渗碳体的成分
N
1394
0
纯铁γ↔δ转变温度
P
727
0.0218
碳在α-Fe中的最大溶解度
S
727
0.77
共析点
Q
600
0.0057
600˚C碳在α-Fe中的溶解度
相图中有5个基本的相，相应的有5个相区：
液相区（L）——ABCD以上区域
δ固溶体区——AHNA
奥氏体区（γ或A）——NJESGN
铁素体区（α或F）——GPQG
渗碳体区（Fe3C）——DFKL直线以左
两相区——7个
7个两相区分别存在于两个相应的单相区之间：
L+δ——AHJBA
L+γ——BJECB
L+Fe3C——DCFD
δ+γ——HNJH
γ+α——GPSG
γ+Fe3C——ESKFCE
α+Fe3C——PQLKSP+Fe3C+
三相区——3个
包晶线——水平线HJB（Lδ+γ）
共晶线——水平线ECF（Lγ+Fe3C）
共析线——水平线PSK（γ+α+Fe3C）
包晶转变发生在1495℃（水平线HJB），反应式为：
LB+δH→γJ
式中L0.53——含碳量为0.53%的液相；
δ0.09——含碳量为0.09%的δ固溶体；
γ0.17——含碳量为0.17%的γ固溶体，即奥氏体，是包晶转变的产物。
含碳量在0.09~0.53%之间的合金冷却到1495℃时，均要发生包晶反应，形成奥氏体。
共晶转变发生在1148℃（水平线ECF），反应式为：
LC→γE+Fe3C
共晶转变的产物是奥氏体与渗碳体的机械混合物，称为莱氏体，用Ld表示。
凡是含碳量大于2.11%的铁碳合金冷却到1148℃时，都会发生共晶反应，形成莱氏体。
共析转变发生727℃（水平线PSK，也称为A1线），反应式为：
γS→αP+Fe3C
共析转变的产物是铁素体与渗碳体的机械混合物，称为珠光体，用字母P表示。
含碳量大于0.0218%的铁碳合金，冷却至727℃时，其中的奥氏体必将发生共析转变，形成珠光体。
Fe-Fe3C相图中的ES、PQ、GS三条特性线也是非常重要的，它们的含义简述如下：
ES线（Acm线）是碳在奥氏体中的溶解度曲线。
奥氏体的最大溶碳量是在1148℃时，可以溶解2.11%的碳。
而在727℃时，溶碳量仅为0.77%，因此含碳量大于0.77%的合金，从1148℃冷到727℃的过程中，将自奥氏体中析出渗碳体，这种渗碳体称为二次渗碳体（Fe3CII）。
PQ线是碳在铁素体中的溶解度曲线。
727℃时铁素体中溶解的碳最多（0.0218%），而在200℃仅可以溶解7×10-7%C。
所以铁碳合金由727℃冷却到室温的过程中，铁素体中会有渗碳体析出，这种渗碳体称为三次渗碳体（Fe3CIII）。
由于三次渗碳体沿铁素体晶界析出，因此对于工业纯铁和低碳钢影响较大；但是对于含碳量较高的铁碳合金，三次渗碳体（含量太少）可以忽略不计。
GS线（A3线）是冷却过程中，奥氏体向铁素体转变的开始线；或者说是加热过程中，铁素体向奥氏体转变的终了线（具有同素异晶转变的纯金属，其固溶体也具有同素异晶转变，但其转变温度有变化）。
纯铁、钢、白口铁
1.纯铁——含碳量<0.0218%，显微组织为铁素体。
2.钢——含碳量0.0218%～2.11%，特点是高温组织为单相奥氏体，具有良好的塑性，因而适于锻造。
根据室温组织的不同，钢又可以分为：
亚共析钢：
含碳量0.0218%~0.77%，具有铁素体α+珠光体P的组织，且含碳量越高（接近0.77%）,珠光体的相对量越多，铁素体量越少。
共析钢：
含碳0.77%，组织是全部珠光体P。
过共析钢：
含碳量0.77%～2.11%，组织是珠光体P+渗碳体Fe3C。
3.白口铁——含碳量2.11%～6.69%，特点是液态结晶时都有共晶转变，因而具有良好的铸造性能。
但是即使在高温也是脆性材料，不能锻造。
根据室温组织不同，白口铁又分为：
亚共晶白口铁：
含碳2.11%～4.30%，组织是珠光体P+渗碳体Fe3C+莱氏体Ld'。
共晶白口铁：
含碳4.30%，组织是莱氏体Ld'。
过共晶白口铁：
含碳4.3%~6.69%，组织是渗碳体Fe3C+莱氏体Ld'。
工业纯铁在缓慢冷却过程中发生的组织转变主要是同素异晶转变和Fe3CIII的析出。
共析钢从液态冷却到室温要发生三次组织转变：
匀晶转变L→γ（奥氏体），共析转变γ→（α+Fe3C）（珠光体P）,α中析出三次渗碳体（Fe3CIII）。
室温下共析钢的组织组成全部为珠光体（可以忽略Fe3CIII），共析钢只有一种组织（忽略Fe3CIII），即珠光体P，珠光体由α和Fe3C两个相组成。
应用杠杆定律可以计算出α和Fe3C两个相的相对量。
亚共析钢含碳0.45%的亚共析钢是应用十分广泛的一种钢，通常称为45号钢。
45钢在液态到室温的冷却过程中将发生以下转变：
匀晶转变L0.45→L0.53+δ，包晶转变L0.53+δ→γ0.45，同素异晶转变γ0.45→α+γ0.77，共析转变γ0.77→（α+Fe3C）。
室温下45钢的组织为：
铁素体α+珠光体P（α+Fe3C）。
所有亚共析钢的室温组织都是由铁素体和珠光体组成，区别仅在于相对量的差别：
含碳量越高（越接近0.77%C），珠光体的量越多、铁素体的量越少。
组织组成物ωα=49.5%，ωP=50.5%，相组成物ωα=94.3%，ωFe3C=5.7%。
过共析钢在液态到室温的冷却过程中，首先进行匀晶转变，形成单相固溶体γ；当温度到达ES线以下时，过饱和的固溶体γ中析出渗碳体（二次渗碳体Fe3CII），奥氏体γ的成分变到共析点S（0.77%C）；共析转变γ0.77→（α+Fe3C），形成珠光体P。
因此，过共析钢的室温组织为珠光体P（α+Fe3C）+Fe3CII。
对于过共析钢，随着含碳量增高，钢中Fe3CII的量增大。
由于大量的Fe3CII会形成网状结构，造成钢的脆性急剧增高，所以实际生产中使用的钢含碳量一般都低于1.5%；另外，含有网状Fe3CII的钢不能直接使用，需要经过锻造（压碎Fe3CII网）或相应的热处理后才能使用。
共晶白口铁在从液态缓慢冷却到室温的过程中，首先在1148℃进行共晶转变，液相全部凝固成为高温莱氏体Ld（共晶组织），在1148℃到727℃之间，莱氏体中的奥氏体γ将按照ES线的变化趋势析出二次渗碳体Fe3CII，而奥氏体在727℃时的含碳量降到0.77%；此时，奥氏体进行共析转变，将全部转变成珠光体P。
经过共析转变的莱氏体，称为低温莱氏体，用符号Ld'表示，以区别Ld。
珠光体中的渗碳体叫做共析渗碳体，共晶组织中的渗碳体叫做共晶渗碳体。
亚共晶白口铁冷却过程中组织转变与共晶白口铁类似，只是在共晶转变之前，液相中先结晶出奥氏体。
到达1148℃时，剩余的液相成份为4.3%C，再往下面，液相的转变就与共晶白口铁一样了。
先结晶出来的奥氏体和共晶奥氏体一样，在以后的冷却过程中依次析出二次渗碳体（难以明显看出）和进行共析转变。
室温下亚共晶白口铁的平衡组织为：
P+Fe3CII+Ld'。
过共晶白口铁在从液态到室温的冷却过程中，先从液相中结晶出来的是一次渗碳体Fe3CI，剩余的液相在1148℃进行共晶转变。
因此，过共晶白口铁的室温组织为：
Fe3CI+Ld’。
碳对合金平衡组织的影响：
奥氏体析出铁素体（块状），珠光体中铁素体（层片状）；含碳量很低的三次渗碳体（沿晶界呈小片状），共析渗碳体（与铁素体呈交替层片），二次渗碳体（网络状），共晶渗碳体与共晶奥氏体（粗大，鱼骨状），一次渗碳体从液体直接形成（规则长条状）。
碳对力学性能影响：
碳钢的组成相只有铁素体和渗碳体两种，组织组成物有先共析铁素体、珠光体和二次渗碳体三种。
由于铁素体硬度低、塑性好，渗碳体硬度非常高、塑性为0；所以，由铁素体和渗碳体均匀混合的珠光体具有良好的综合性能，即具有良好的强度和硬度,同时也具有较好地塑性和韧性。
对于亚共析钢，随着含碳量的增加，珠光体的相对量提高，钢的强度、硬度增高，塑性、韧性下降。
对于过共析钢，随着含碳量的增加，二次渗碳体数量增加，并且形成网状结构，不仅造成钢的塑性、韧性下降，同时也使强度下降；只有硬度增高。
对切削加工影响：
低碳钢易粘刀，高碳钢易磨损刀具，中碳钢好。
导热性不好的不利于刀具散热。
粗晶切削性差。
珠光体渗碳体形态的影响。
可锻性：
金属在压力加工时，能改变形状而不产生裂纹的性能。
（随含碳量增加可锻性变差）
铸造性：
1、流动性（浇注温度越高，流动性越好。
浇注温度一定，过热度越大流动性越好。
共晶铸铁流动性最好，亚共晶和过共晶次之）
2、收缩性：
逐渐从浇注温度到室温冷却时，体积和线尺寸减小的现象。
包括液态收缩、凝固收缩、固态收缩（铸件产生内应力、变形和裂纹等缺陷的基本原因）。
液态：
化学成分一定，浇注温度越高收缩越大；浇注温度一定，随含碳量增大，收缩性增大。
固态与此相反
3、枝晶偏析：
固液线距离越大，偏析越严重；铸铁成分越近共晶点偏析越小。
杂质元素：
锰和硅（脱氧剂、脱硫剂。
提高强度和硬度，含量较高时降低韧性和塑性）、硫（FeS引起热脆，加入适当的硫可以解决热脆）、磷（增强硬度和强度，但会引起冷脆）、氮（有害作用主要通过淬火时效和应变时效造成。
引起强度硬度上升，塑性下降。
解决方法是加入足量的铝。
）、氢（危害有氢脆、大量细微裂纹缺陷的白点）、氧和其他非金属夹杂物
钢锭的宏观组织及缺陷
根据钢中的氧含量和凝固时放出的一氧化碳量分为镇静钢、沸腾钢、半镇静钢
1、镇静钢：
含氧量在0.01%以下。
组织有表面细晶区、柱状晶区、中心等轴晶区和沉积椎体区（结晶雨造成）。
主要缺陷有缩孔（偏析，夹杂物和缩松密集区域）、缩松、偏析（方框形偏析、点状偏析）、气泡
2、沸腾钢：
含氧量在0.03%-0.07%。
组织包含坚壳带（致密细小的等轴晶）、蜂窝气泡带（柱状晶带内的长形气泡）、中心坚固带（柱状晶粒）、二次气泡带（柱状晶内的原型气泡）和锭心带（粗大等轴晶）。
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