1、化学成分的影响

　　工业用金属均含有一定数量的杂质。一般情况下金属塑性随其纯度的提高而增加，例如纯度为99.96%的铝，延伸率为45%，而纯度为98%的铝，延伸率只有30%左右。纯金属与合金相比，其塑性比合金好。合金元素和杂质使金属塑性降低的原因是由于它们的存在引起了基体金属晶体的畸变，使塑性降低。

　　合金元素及杂质对金属塑性的影响不仅仅取决它们本身的性质，同时也取决于它们在基体金属中存在的形式、分布状况和合金的组织状态。若所含合金元素在加工温度范围内与基体金属形成单相固溶体，则有较好的塑性；而所含元素和基体元素或与其他元素形成化合物，则塑性降低。例如，碳能固溶于铁，形成铁素体和奥氏体固溶体，它们都具有良好的塑性，当碳的含量超过铁的溶碳能力，多余的碳便与铁结合成化合物Fe3C，称为渗碳体。渗碳体具有很高的硬度，而塑性几乎为零，对基体的塑性变形起阻碍作用，使碳钢的塑性降低。随着含碳量的增加，塑性降低更甚。

　　由于冶炼和加工等方面的原因，各类钢中还含有一些杂质，如P、S、N、H、O等，它们对钢的塑性影响很大。

　　① 硫：硫能溶于铁。当钢中含锰量低时，硫与铁形成硫化铁FeS。FeS与铁形成易熔的共晶体，它们常单独地以网状的形式富集于晶界处，严重降低钢的塑性。FeS与铁的共晶体熔点很低，只有985℃，低于钢的热变形温度，所以在热变形时往往发生沿晶界开裂现象，称为热脆性。因此，钢中硫的含量要严格限制，一般普碳钢规定含硫量在0.04~0.05%的范围内，而对优质钢要求硫含量不超过0.03%。为了消除硫对钢的塑性影响，在钢中应含有足够数量的锰。这是因为锰和硫的亲和力比铁和硫的亲和力大，这样钢中的锰可以从FeS中取代铁而形成MnS。MnS本身塑性较好，熔点很高（1620℃），又以点状形式分布于晶内，这就大大减小了硫的危害性，有利于钢的塑性。一般规定钢中含锰量不低于0.2~0.6%。

　　② 磷：磷能溶于铁素体内，溶解度可达1.2%，其固溶强化能力很强。磷的溶入，使铁素体在室温下的强度升高，塑性和韧性降低，尤其是在低温更为严重，这种现象称为冷脆性。当磷含量超过0.1%时尤为显著。一般规定钢中含磷量不超过0.03~0.04%。磷具有极大的偏析倾向，并能促使奥氏体晶粒长大。

　　③ 氮：氮在钢中除少量固溶外，大部分以氮化物形式存在。氮在铁素体中的溶解度，高温和低温时相差很大，590℃时，氮在铁素体中溶解最多，约为0.42%。而在室温时，则下降到0.01%。因此，含氮量较高的钢从高温快冷到室温时，铁素体中的氮过饱和，氮将逐渐以Fe4N形式析出，使钢的强度、硬度提高，韧性、塑性降低，这种现象称为时效脆性。

　　④ 氢：氢在钢中的溶解度随温度的降低而降低。当氢含量较高的钢材经变形后较快冷却时，从固溶体析出的氢原子来不及向钢坯表面扩散，而集中在钢内缺陷处（如晶界、边界和显微空隙处），形成氢分子，产生相当大的压力。在组织应力、温度应力和氢析出所造成的内应力共同作用下，出现微裂纹，即所谓白点，称为钢的氢脆性。这种现象在合金钢中尤为严重。

　　⑤ 氧：氧在钢中固溶很少，主要是以FeO、SiO2和Al2O3等夹杂物形式存在于钢中。这些夹杂物杂乱、零散地以点状分布在晶界上，同时这些氧化物无论是固溶体还是夹杂物，都使钢的疲劳强度和塑性下降，以夹杂物的形式存在时尤为严重。氧化铁还与其他夹杂物形成易熔的共晶体，分布在晶界处，随变形温度的升高，造成钢的热脆性。

　　⑥ 其他杂质：当钢中含有铅、锡、锑和铋、砷时，由于这5种低熔点元素在钢中溶解很少，几乎不溶于铁中，若经热加工即熔化，可能使金属失去塑性。在高温合金中它们影响特别严重被称为“五害”。

--本文摘自“金属塑性变形与轧制原理”