碳是各種鋼中的重要元素之一，在碳素結(jié)構(gòu)鋼中則是鐵以外的較主要元素。碳是形成鋼材強(qiáng)度的主要成分，隨著含碳量的提高，鋼的強(qiáng)度逐漸增高，而塑性和韌性下降，冷彎性能、焊接性能和抗銹蝕性能等也變劣。有哪些因素影響鋼結(jié)構(gòu)的性能?想了解更多西安鋼結(jié)構(gòu)工程原理的請(qǐng)上西安鋼結(jié)構(gòu)公司。碳素鋼按碳的含量區(qū)分，小于0.25%的為低碳鋼，介于0.25%和0.6%之間的為中碳鋼，大于0.6%的為高碳鋼。合碳量超過0.3%時(shí)，鋼材的抗拉強(qiáng)度很高，但卻沒有明顯的屈服點(diǎn)，且塑性很小。含碳量超過.02%時(shí)，鋼材的焊接性能將開始惡化。因此，規(guī)范推薦的鋼材，含碳量均不超過0.22%，對(duì)于焊接結(jié)構(gòu)則嚴(yán)格控制在0.2%以內(nèi)。

硫是有害元素，常以硫化鐵形式夾雜于鋼中。當(dāng)溫度達(dá)800—1000℃時(shí)，硫化鐵會(huì)熔化使鋼材變脆，因而在進(jìn)行焊接或熱加工時(shí)，有可能引發(fā)熱裂紋，稱為熱脆。此外，硫還會(huì)降低鋼材的沖擊韌性、疲勞強(qiáng)度、抗銹蝕性能和焊接性能等。非金屬硫化物夾雜經(jīng)熱軋加工后還會(huì)在厚鋼板中形成局部分層現(xiàn)象。在采用焊接連接的節(jié)點(diǎn)中，沿板厚方向承受拉力時(shí)，會(huì)發(fā)生層狀撕裂破壞。因而應(yīng)嚴(yán)格限制鋼材中的含硫量，隨著鋼材牌號(hào)和質(zhì)量等級(jí)的提高，含硫量的限值由0.05%依次降全0.025%，厚度方向性能鋼板(抗層狀撕裂鋼板)的臺(tái)硫量更限制在0.01%以下。

磷可提高鋼的強(qiáng)度和抗銹蝕能力，但卻嚴(yán)重地降低鋼的塑性、韌性、冷彎性能和焊接性能，特別是在溫度較低時(shí)促使鋼材變脆，稱為冷脆。因此，磷的含量也要嚴(yán)格控制，隨著鋼材牌號(hào)和質(zhì)量等級(jí)的提高，含磷星的限值由0.045%依次降至0.025%。但是當(dāng)采取特殊的冶煉工藝時(shí)，磷可作為一種合金元素來制造含磷的低合金鋼，此時(shí)其含量可達(dá)0.12%—0.13%。

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，消除琉對(duì)鋼的熱脆影響，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)化品粒，提高鋼的強(qiáng)度，而對(duì)塑性、韌性、冷彎性能和焊接性能無顯著不良影響。硅的含量在一般鎮(zhèn)靜鋼中為0.12%—0.30%，在低合金鋼中為0.2%—0.55%。過量的硅會(huì)惡化焊接性能和抗銹蝕性能。

釩、鈮、鈦等元素在鋼中形成微細(xì)碳化物，加入適量，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)度和低溫韌性，在要求低溫沖擊韌性合格保證的低音金鋼中，其含量不小于0.015%。

鉻、鎳是提高鋼材強(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、鎳、鉬等其他合金元素，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。在我國(guó)的焊接結(jié)構(gòu)用耐候鋼中，銅的含量為0.20%—0.40%。

鑭、飾等稀土元素(RE)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。氧與硫類似使鑰熱脆，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%。

氫是有害元素，呈不穩(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，使鋼材開裂，稱為氫脆。氫脆屬于延遲性破壞，在有拉應(yīng)力作用下，常需要經(jīng)過一定孕育發(fā)展期才會(huì)發(fā)生。在破裂面上常可見到白點(diǎn)，稱為氫白點(diǎn)。含碳量較低且硫、磷含量較少的鋼，氫脆敏感性低。鋼的強(qiáng)度等級(jí)越高，對(duì)氫脆越敏感。