镁合金成形技术研究进展熊守美1 , 苏仕方2(11 清华 - 东洋镁铝合金成形技术研究开发中心 , 清华大学机械工程系 100084 ; 21 中国机械工程学会铸造分会 ,辽宁沈阳 110022)摘要: 镁合金材料及其成形技术的研究和开发对于扩大镁合金在我国的应用具有十分重要的意义。根据第四届中国国际压铸会议论文资料, 综述了国内外镁合金材料及其成形技术的的国内外发展趋势, 包括材料、成形技术及数值模拟等, 展望了镁合金的开发与应用前景。关键词: 镁合金; 材料; 成形技术; 数值模拟中图分类号: TG24912 ; TG14612 2 文献标识码: A 文章编号: 100124977 (2005) 0120020204+Research Progress on Processing Technologyof Magnesium AlloysXIONG Shou2Mei1 , SU Shi2Fang2(11Tsinghua2TOYO R &D Center of Magnesium and Aluminum Alloys Processing Technology , Departmentof Mechanical Engineering , Tsinghua University , Beijing 100084 , China ; 21Foundry Institution of ChineseMechanical Engineering Society , Shenyang 110022 , Liaoning , China)Abstract : Research and development of magnesium alloys and their processing technology are of greatimportance in promoting domestic applications of magnesium alloys in China. Based on the conferencepapers of the 4th China International Die casting Congress & Exhibition , this paper reviewed the trend ofresearch and development of magnesium alloys and their processing technology at home and abroad , in2cluding materials development , processing technology , and numerical simulation technology , etc. At thesame time , the prospect for magnesium applications was also : magnesium alloy ; materials ; processing technology ; numerical simulation镁合金正被广泛用于汽车、航空、电子以及消费原因 , 使它难以作为关键零部件 (如发动机零件) 材品工业中的各种结构件。尽管这些应用的增长主要受料在汽车等工业中得到更广泛的应用。同时镁合金密重量减轻的驱动 , 但是 , 镁合金的其它优点也起着重排六方的晶体结构决定了其塑性变形能力较差 , 如何要的作用。其一 , 是它们对压铸工艺的独特适应性 ,解决这一问题是镁合金应用的关键之一。针对上述问可以高速生产近终形零件; 其二 , 优良的模具寿命所题 , 研究人员取得了以下进展。节约的生产成本 , 可以弥补其原材料价格比铝合金稍111 压铸镁合金材料开发贵的不足 , 增强与压铸铝合金的竞争力; 此外 , 极好针对商用压铸镁合金抗高温蠕变性能较差的现状 , 以的可加工性能和减振性能也是镁合金具有的重要性AZ 91 合金为基准合金 , 一汽铸造研究所的研究人能。中国现在是世界上最大的镁生产及出口国 , 但镁员〔1〕进行了抗高温蠕变压铸镁合金的开发。论文讨合金在中国工业 , 尤其是汽车工业中的应用仍很有论了稀土元素 Ce , Y, Nd 以及 Ca 和 Si 的添加对压限。因此 , 深入开展镁合金及其成形技术的研究开铸镁合金在常温拉伸性能以及 150 ℃条件下的蠕变行发 , 对于扩大镁合金在中国工业中的应用具有十分重为 , 显微组织的影响 , 以及对表面处理和腐蚀试验的要的意义。影响 , 并进行了实际产品的生产。在第四届中国国际压铸会议的 50 余篇学术论文该文综合考虑合金的化学成分、合金元素的固溶中 , 涉及镁合金及其成形技术的相关论文、学术报告度、各种金属间化合物 , 在保持 AZ 91 合金基本成分有 10 余篇 , 本文将从镁合金材料、成形工艺 , 镁合不变的条件下 , 设计了四组试验合金进行考查。采用金熔体保护及镁合金成形过程数值模拟等方面总结会挤压的方法试制了 30 种成分合金试棒 , 对试棒的常议论文所涉及的相关领域的研究进展。温力学性能和腐蚀行为进行了测试 , 并初步考查了铸造性能和蠕变抗力。通过试验 , 开发的新合金性能接1 镁合金材料研究近德国大众公司开发的 MRI2153 合金 , 合金工艺性能耐热性及疲劳性能是阻碍镁合金广泛应用的主要与 AZ 91 合金相当 , 可以采用与 AZ 91 合金相同的生收稿日期: 2004211220 收到初稿 , 2004211229 收到修订稿。作者简介: 熊守美 (1966 - ) , 男 , 湖北麻城人 , 博士 , 博士生导师 , 主要从事压铸工艺和技术方面的研究。E2mail: smxiong @tsinghua1edu1cn铸造熊守美等: 镁合金成形技术研究进展·21 ·产工艺。在采用沈阳应用化学研究所低成本的电解镁造四大方面为主。其中压铸仍为最主要的成型工艺 ,- 稀土中间合金情况下 , 有效地控制了成本。在蠕变我国镁合金压铸件产量由 1995 年的 1 562 t 提高到试验中发现 , Mg2Al2Re2Zn 体系中的强化相 Al11Ce3 在2002 年的 4 950 t , 7 年里产量增长了 2 倍多 , 平均少量 Ca 存在下稳定性可以进一步提高。Nd 和 Y的添年增长率达 18 %。利用镁合金压铸件代替传统铸铁、加不会使 AZ 91 合金的晶粒度改变 , 但可以产生固溶铸钢件 , 甚至代替铝压铸件 , 正成为制造业特别是汽强化 , 具有极佳的蠕变性能。车制造业的发展趋势〔4〕。112 压铸镁合金的低周疲劳行为研究211 镁合金压铸沈阳工业大学的研究人员〔2〕通过试验发现: 压目前 , 镁合金压铸工艺的研究热点主要集中在两铸态 AZ 91 疲劳寿命最低; 在高应变幅条件下 , 压铸大方面: 镁合金压铸零件的开发设计和镁合金压铸工态 AM50 + Nd 疲劳寿命高于镁合金 AZ 91 , 在较低艺的完善创新。随着模具设计水平和压铸零件性能的应变幅条件下 , 压铸态 AM50 + Nd 的寿命要低于经提高 , 镁合金压铸件的应用领域已经从传统的笔记本过固溶处理的 AZ 91 的疲劳寿命; 经过固溶处理的电脑外壳、手机外壳等表面覆盖件发展到了发动机支AZ 91 镁合金的过渡疲劳寿命明显高于压铸态 , 压铸架、轮毂、框架件等受力部件以及安全部件。态 AM50 + Nd 镁合金的过渡寿命要高于压铸态 AZ相应地 , 为了满足不断提升的零件性能要求 , 随91。经过固溶处理以后 AZ 91 中的β相消失 , 使材料着材料科学和其他科学技术的进步 , 在传统压铸工艺的延展性增加 , 循环硬化程度有所降低。的基础上衍生出了真空压铸、充氧压铸、超低速压铸113 镁合金的铸态组织研究等诸多分支技术。其中真空压铸以其极低的铸件含气镁铝合金在未经变质处理时 , 铸态下晶粒尺寸可量、较好的设备兼容性和优异的铸件性能等优点得到达 3 ×10 ～5 ×10 m , 组织很粗大。合金的组织决2424了高度重视和大力发展。众所周知 , 压铸件的气孔问定性能 , 性能决定合金的应用 , 以往镁合金的组织控题是限制其性能提高的主要瓶颈。真空压铸在传统压制主要是为了提高其塑性变形能力。因为镁合金为密铸工艺周期上耦合真空系统抽除型腔气体 , 是一种减排六方 , 这就决定了其塑性变形能力较差。而实践证少压铸件气孔 , 去除铸模内气体和润滑剂蒸汽的有效明 , 细小等轴晶可以改善镁合金的塑性变形能力。而方法。目前研究的热点是如何在型腔内得到更高的真半固态触变成形也要求初始的铸态组织应为细小的等空度 , 及相应的模具密封工艺。高真空压力铸造得到轴晶组织 , 因此如何控制镁合金的组织是镁合金半固的零件不仅可以大大降低微孔和气孔等铸造缺陷 , 还态成形的关键之一。可以进行热处理和压铸焊接〔5〕。常用的镁合金组织控制工艺主要有液态处理法和沈阳工业大学的研究人员〔6〕研究了压铸镁合金固态处理法两大类。液态处理法由于简单、易于实轮毂缺陷的产生原因 , 通过对浇注系统和零件结构的现 , 不外加额外设备等 , 在工业应用中具有广阔的空改进及压铸工艺参数的调整 , 有效地仿真了缺陷的产间。液态处理法包括添加晶粒细化剂法、过热处理生 , 明显改善了压铸镁合金轮毂件的质量。法、熔体搅拌法两大类。固态处理法包括等静角压清华大学的研究人员〔7〕与一汽合作 , 系统地研(ECEA) 法、大比率挤压法和铸造粉末法。但对以究了各种压铸工艺参数对镁合金压铸件质量的影响规上这些方法的机理还不是很清楚或是方法正处于试验律 , 成功开发了一汽集团首件镁合金压铸件并投入实阶段。对镁合金的组织控制机理缺乏了解 , 产生了一际生产。目前 , 正进行镁合金真空压铸及超低速压铸些混淆 , 导致工业中对镁合金的组织控制主要依靠经的实验研究。验的方法〔3〕。到目前为止 , 对镁合金组织控制的研212 低压铸造究 , 主要集中于外来质点对形核的促进作用、抑制晶低压铸造由于其充型过程的平稳性和良好的排气粒生长的作用和溶质对形核率的影响。在镁合金熔体性能 , 被广泛应用于轮毂等对铸件缺陷较为敏感的零中加入少量的孕育剂 (MgCO3、C2Cl6、FeCl3 等) 或件制造。而传统低压铸造工艺所采用的压缩空气 , 由溶质原子 (Zr、Ca、Sr、RE 等) , 能细化镁合金的铸于气体纯度不够及氧的分压过高所造成的氧化和吸气造组织并改变沉淀物的形貌 , 提高镁合金的力学性等问题会造成铸件的氧化夹杂、微裂纹、缩孔和缩松能 , 改善压力加工性能。但是 , 镁合金组织细化的研等铸造缺陷 , 限制了低压铸造的推广。采用电磁泵充究和应用远不如铝合金的深入 , 值得进一步研究。型的低压铸造新工艺技术 , 以电磁泵充型技术为核心 , 在加压充型和保压时 , 采用非接触式的电磁力直2 镁合金成形技术研究开发接作用于液态金属 , 实现了铝液的平稳输送和充型 ,当前 , 镁合金的成型工艺仍然以 压 力 铸 造并防止由于紊流所造成的二次污染 , 得到了较高的铸(HPDC) 、低压铸造 (L PDC) 、挤压铸造和半固态铸件质量。同时引入计算机控制系统 , 提高了工艺执行Jan. 2005·22 ·FOUNDRYVol154 No11的准确度 , 也使生产效率得到了提升〔8〕。此外 , 由体保护原理的基础上 , 讨论了各种混合气体保护的缺于电磁泵低压铸造工艺所采用的开环控制方式对控制点 , 研究了不同配比、不同的温度和操作条件下精度具有较高的要求 , 针对工艺参数的测定和电磁设HFC2134a 气体对液态镁合金的保护效果 , 并且研究备的开发也展开了一系列研究工作〔9- 10〕。了相关工艺参数和防护工艺。研究结果认为 HFC2213 半固态铸造134a 气体相对于 SO2 和 SF6 具有更优良的保护特性 ,半固态铸造工艺自诞生以来一直受到了广泛的关可作为镁合金熔体气体保护的一种优先选择。注 , 处于研究的前沿。由于该项技术对设备依赖性较4 镁合金压铸过程数值模拟大 , 目前研究重点主要集中在设备性能的提升和完善上。新开发的第二代触变成形机 , 最高射出速度达到在镁合金压铸生产过程中 , 液态或半固态的金属5 m/ s , 其螺杆、套筒等关键部件采用新型合金 , 耐在高速、高压下充型 , 并在高压下迅速凝固 , 容易产高温及热传导性能有所提升 , 锁模机构的刚性和速度生气孔等铸造缺陷。由于镁合金压铸充型速度比铝合得到加强 , 降低了能耗 , 得到了更高的铸件质量和生金更高 , 凝固速度更快 , 因此 , 镁合金压铸对模具的产效率〔11〕。与此同时 , 针对触变成形法的研究也促流道系统及热平衡设计提出了更高的要求。充分了解使了一批新技术的投入使用 , 如热流道系统、长喷嘴充填过程的流动和换热规律 , 设计合理的铸件、铸型技术、触变成形锻压工艺等。结构及浇注系统 , 选择恰当的压铸工艺参数 , 不仅可214 挤压铸造以降低铸件废品率 , 提高铸件质量和生产效率 , 而且挤压铸造在镁铝合金材料领域 , 以其高铸件质可以延长模具的使用寿命。数值模拟方法为解决上述量、高力学性能和高致密度得到了密切的关注。挤压问题提供了有效的手段。通过压铸充型过程流场、温铸造可以使任何壁厚的零件进行固溶热处理 , 从而得度场的数值模拟 , 能够较准确地表达压铸充型过程的到高于常规压铸的力学性能。另一方面 , 挤压铸造可流动和传热规律 , 实现理想的型腔充填状态及模具热以利用在凝固过程中加压的方法 , 得到优于低压铸造平衡状态 , 预测可能产生的卷气、冷隔等缺陷 , 进而的铸件致密结构。同时 , 挤压铸造和半固态铸造的密优化压铸工艺 , 对实际压铸生产具有重要的指导意切联系也使这项技术处于研究的热点。目前挤压铸造义。因而 , 计算机模拟仿真技术被广泛用于镁合金压面临的主要问题是对技术和过程控制要求过高 , 要求铸件的模具设计及工艺分析。的投资比较高。目前的研究重点主要集中在挤压顶清华大学的研究人员〔4〕长期从事压铸过程模拟针、吸热棒的运用 , 挤压位置的选择 , 工艺参数的控仿真技术的研究工作 , 并成功将模拟仿真技术用于镁制等方面〔12〕。合金压铸件的模具设计优化、热平衡分析及模具热应挤压铸造既可以采用专用设备进行生产 , 也可以力和变形的分析。同时 , 特别对压室中的液态金属流在常规压铸机上进行。他解决了传统压铸机不能生产动进行了模拟 , 系统地研究了低速压射速度及压室充厚大件 , 压铸件普遍存在的缩孔缩松问题 , 可生产各满度等参数对压室中的气体卷入 , 并在此基础上提出种不同强度和流动性的合金 , 简化了压铸模具设计的了低速压射的优化工艺。思路 , 降低了简单零件的压铸模具成本 , 使得中小批沈阳工业大学的研究人员〔15- 16〕采用 FLOW3D量零件使用压铸工艺生产变成可能。以挤压铸造技术对不同镁合金铸件的充型过程及凝固过程进行了模拟为基础 , 对常规铸造、低压铸造和传统挤压铸造机进分析 , 为镁合金压铸件模具设计及预测缺陷位置提供行的改造为挤压铸造技术的推广做出了贡献〔13〕。了理论指导 , 有效地提高了镁合金压铸件质量及降低模具设计成本。3 镁合金熔体保护5 结束语镁及镁合金的气体保护熔炼技术是目前生产高纯度、高品质镁合金的技术关键。20 多年前 , 在熔炼随着镁合金压铸件的广泛应用 , 提高其压铸性能镁和镁合金时采用 SF6 做保护气体 , 是当时镁工业界和抗高温蠕变性能已成为当前重要的研究课题。我国最大的进步。因为它消除了以前使用 SO2 和熔剂熔的稀土资源丰富 , 稀土镁合金的性能优良 , 开发具有炼所产生的大多数问题。但到了 1990 年 , SF6 和类中国特色的压铸稀土镁合金 , 提高其抗高温蠕变性似物的高温室效应 (是 CO2 的 24 000 倍 , 并能在大能 , 具有重要意义。气中长期存在 3 200 年) 迫使镁工业用户必须寻找技压铸是镁合金最主要的成形工艺 , 为了进一步提术上可行 , 经济、环保的替代保护气体。寻找 SF6 的高镁合金零件的的质量及扩大镁合金的应用领域 , 应替代保护气体是目前镁工业界的一个重要课题。积极开展一些新的成形工艺方法 (如真空压铸、超低华北工学院的研究人员〔14〕在论述镁合金熔体气速压铸、挤压铸造、半固态铸造等成形方法) 的基础铸造熊守美等: 镁合金成形技术研究进展·23 ·研究工作。镁合金成形技术对工艺过程提出了更高的四届中国国际压铸会议论文集 〔C〕. 北京: 机械工业出版社 ,要求 , 采用数值模拟技术可以优化成形工艺 (模具设2004. 35 - 39〔9〕 许音 , 彭有根 , 杨晶. 直流电磁泵低压铸造系统工艺参数测定计) , 控制模具热平衡 , 提高产品质量和降低废品率。〔A〕. 第四届中国国际压铸会议论文集〔C〕. 北京: 机械工业出版社 , 2004. 84 - 88参考文献:〔10〕 刘云 , 杨晶 , 党惊知. 磁铁结构参数对电磁泵磁场强度的影响〔1〕 刘海峰 , 佟国栋 , 侯骏 , 等. 含稀土抗蠕变压铸镁合金的开发〔A〕. 第四届中国国际压铸会议论文集〔C〕. 北京: 机械工业〔A〕. 第四届中国国际压铸会议论文集 〔C〕. 北京: 机械工业出版社 , 2004. 103 - 108出版社 , 2004. 145 - 155〔11〕 李博文. 新一代触变成形机特点〔A〕. 第四届中国国际压铸会〔2〕 申健 , 洪成森 , 李锋 , 等. AZ91 与 AM50 + Nd 镁合金的低周议论文集〔C〕. 北京: 机械工业出版社 , 2004. 40 - 46疲劳行为〔A〕. 第四届中国国际压铸会议论文集 〔C〕. 北京:〔12〕 夏云 , 里奇·杰卡斯 , 马克·亨特. 挤压铸造及其过程和质量控机械工业出版社 , 2004. 133 - 138制技术〔A〕. 第四届中国国际压铸会议论文集〔C〕. 北京: 机〔3〕 李元东 , 郝远 , 陈体军 , 等. 镁合金的铸态组织控制工艺与机械工业出版社 , 2004. 47 - 54理〔A〕. 第四届中国国际压铸会议论文集〔C〕. 北京: 机械工〔13〕 欧阳明. 从普通压铸、挤压、低压铸造机的改造认识挤压压铸业出版社 , 2004. 156 - 161技术〔A〕. 第四届中国国际压铸会议论文集〔C〕. 北京: 机械〔4〕 唐玉林 , 苏仕方 , 徐爽. 从世界压铸工业及市场发展看我国压工业出版社 , 2004. 109 - 115铸工业〔A〕. 第四届中国国际压铸会议论文集. 北京: 机械工〔14〕 靳玉春 , 郭琪敏 , 许小忠 , 等. 液态镁合金气体保护方法研究业出版社 , 2004 , 1 - 10发展趋势〔A〕. 第四届中国国际压铸会议论文集〔C〕. 机械工〔5〕 Mamoru Murakami , Hiroyuki Omura. 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铝合金中的镁起到作为强化元素，镁的化学性质较为活泼，在高温下会增加铝液的吸氧、氮、氢的倾向，增加铝件的气孔缺陷。在凝固过程中析出强化相Al2CuMg，对铝液有一定的阻碍作用，若补缩能力不足，会导致铸件产生疏松缺陷。
ADC6属于铝镁系合金，镁的成分不达标那根本不能叫ADC6。在ADC6合金成分里，Fe属于杂质，Fe中间相呈长针状，含量过高会降低铸件的力学性能，但含量过低合金与模具的亲和能力会加强，容易发生粘模等现象。由于ADC6的含硅量很低，所以镁元素的加入有利于改善合金的流动性，增加合金的塑性，改善合金的切削性能。
硒是人和动物必需的微量元素之一，具有抗氧化、提高免疫力和预防癌症等多种重要的生理功能。人体硒主要从植物性食物尤其谷物中摄取，然而人们每天从饮食中获取的硒大大低于国际推荐摄硒量标准。目前，植物富硒产品的生产主要依靠叶面喷硒来实现，但叶面喷硒既提高了生产成本，又存在潜在的环境风险，且受降雨、大风等外界因素影响，很难获得硒含量稳定的产品。水稻是我国主要的粮食作物，利用遗传改良提高水稻根系吸收硒能力，进而提高大米硒含量是一条理想的途径。在土壤中，硒酸盐和亚硒酸盐是植物主要的有效硒形式。在透气良好、碱性土壤中，硒酸盐是主要存在形式；而在土质粘重、透气性差、酸性土壤尤其水稻田中，亚硒酸盐是主要形式。研究表明，植物通过硫转运子吸收硒酸盐，然而植物吸收亚硒酸盐的机制并不清楚。由于缺少证据，长期以来人们一直认为植物通过被动方式吸收亚硒酸盐，因此，很难通过生物技术改良手段提高大米硒含量。
水稻生长对微量元素的需求量不大，主要是对氮肥、磷肥和钾肥的需求量大，尤其是氮肥。通常磷肥和钾肥做基肥一次性施入田中，氮肥既要做基肥也要做追肥施用，追肥一般在分蘖前和孕穗前。
硫：水稻体内含硫（SO2）量约为～，水稻吸收利用的主要是硫酸盐，也可以吸收亚硫酸盐和部分含硫的氨基酸。水稻体内硫素和氮素代谢的关系非常密切。稻株缺硫时可破坏蛋白质的正常代谢，阻碍蛋白质的合成。植株矮小，叶小，初期色变淡。严重缺乏时叶片上出现褐色斑点，茎叶变黄甚至枯死，分蘖少。根系缺硫反应尤为敏感，当地上部还未明显呈现褐色斑点时根系生长已表现不正常。土壤中含硫过多时，在缺氧条件下转化成为硫化氢可毒害稻根，发生根腐病。钙：水稻茎叶中含钙（CaO）量为～，穗中含量在成熟期下降至以下。钙是构成植物细胞壁的元素之一，约60%的钙集中于细胞壁。缺钙时稻株略矮，下部叶尖端变白，后转为黑褐色，叶子不能展开，生长点死亡，根短，根尖为褐色。镁：水稻茎叶中含镁（MgO）为～，穗部含量低。镁是叶绿素成分之一，缺镁叶绿色不能形成，镁是多种酶的活化剂。缺镁时叶片柔软呈波纹状，叶脉黄绿色，从叶尖先枯死，症状从老叶开始。孕穗期前保证充足镁素营养特别重要。铁：水稻体内含铁量较低，叶片中含量为200～400毫克/千克，老叶比嫩叶要高，其中相当一部分集中于叶绿体内。铁参与植物体内的呼吸作用，影响与能量有关的生理活动。缺铁叶绿素不能形成，出现失绿症，缺铁现象先从幼叶开始，而老叶仍属正常。在一般情况下土壤中不缺铁。在酸性和长期渍水土壤中铁多被还原成溶解度大的亚铁，如水稻大量吸收会发生亚铁中毒。锰：锰是水稻体内含量较多的一种微量元素，嫩叶中含500毫克/千克，老叶可达16000毫克/千克。锰能促进水稻种子发芽和生长，并能增强淀粉酶的活性。叶绿素中虽不含有锰，但锰能影响叶绿素的形成。缺锰时，叶绿素合成受阻，光合强度显著受到抑制。正常生育的稻株体内铁和锰之间能保持一定平衡，缺锰则亚铁含量增高，引起亚铁中毒产生失绿现象。当体内含锰量高而亚铁浓度低时，也会由于缺铁产生失绿现象。缺锰植株矮，分蘖少，叶窄而短，严重褪绿，先呈黄绿色，后出现深棕色斑点继之坏死，嫩叶最重。锌：锌在生长素合成上是不可缺少的，并能催化叶绿素的合成。水稻叶干重的含锌量低限为15毫克/千克。缺锌时叶呈淡绿色，嫩叶基部变黄，叶尖较轻，严重时叶中脉变白，稻株顶端受抑制，植株矮，分蘖少，出叶周期拖长，叶尖内卷，老叶下垂，最后枯死。在缺锌土壤上施锌，对水稻有明显增产效果，可以促进生长和提高有效分蘖数，并能提高叶绿素含量和防止早衰。钼：钼能促进蛋白质的形成，参加稻体内各种氧化还原过程，可消除酸性土壤中铝、锰离子的毒害作用，促进水稻土中自生固氮菌的活力。一般认为水稻植株含钼量最高界限在2毫克/千克以下。缺钼叶变黄绿色，部分叶片发生扭曲，老叶尖端褪绿，逐渐干枯，分蘖少，秕粒多，产量下降。铜：铜是某些氧化酶的成分，所以它能影响植物体内的氧化还原过程。稻株对铜的需要量极微。缺铜时嫩叶初呈青绿色，以后叶尖褪绿，变成黄白色，继之形成棕色枯斑，新叶不能展开，生育推迟。硼：水稻对硼的需要量极少，硼对氮代谢和吸收养分有促进作用。例如以硼溶液处理弱光下生长的稻株，测出硼有促进养分向穗部运送的作用，能减少空秕率，提高千粒重。缺硼时生长点细胞分化受阻，花粉发育不正常，影响受精能力，秕粒多，稻株矮小，叶呈深绿色，叶中部或尖端处有黄白色斑点，严重时生长点死亡。
需求很高，其中氮元素，磷元素钾元素是必须要有的，有时候也要增加一些新元素，硅元素，镁元素。这些元素能够及时补充，就可以提高水稻的产量，也可以提高经济效益。
镁离子电荷数大于钠离子电荷数，氟化镁晶格能比氟化钠更大，熔点更高
氟化镁的电子式：
氟化镁无味，难溶于水和醇，微溶于稀酸，溶于硝酸。相对密度为，熔点为1248℃，沸点为2260℃。在电光下加热呈弱紫色荧光，其晶体有良好的偏振作用，特别适于紫外线和红外光谱。有毒性。氟化镁是只含有离子键的离子化合物，它与于强氧化剂发生反应，加入硝酸可将其溶解。
虽然氟化镁的化学性质很稳定,加热不会分解,即使强电解也很难分离，因此一般对人体没有伤害，但是长期接触也会对人体造成一定的危害，如：引起氟斑牙和氟骨症。如果直接口服氟化镁，会引起流涎、恶心、呕吐、腹泻和腹痛，继之震颤、昏迷，可因呼吸麻痹而死亡。
扩展资料：
氟化镁的用途：
1、用作冶炼金属镁的助熔剂、电解铝的添加剂；
2、用作光谱试剂；
3、制造陶瓷、玻璃及冶炼镁、铝金属的助熔剂，光学仪器中镜头及滤光器的涂层。
参考资料来源：百度百科—氟化镁
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去看作物吸收营养的木桶效应！
植物必需微量元素铜元素的营养功能和缺素症状
作物生长最少需要C、H、O、N、P、K、Ca、Mg、S、Fe、Zn、Cu、Mn、B、Si、Cl、Mo等17种营养元素。绿色植物给人的印象大多是花、叶片、茎秆和果实，再深入了解下去，在作物一生中，各种元素起着什么样的作用呢？氮是植物构成全部蛋白质的重要成分，植物枝叶茂盛，离不开氮元素，氮元素对植物的生长起着关键作用。磷的主要作用在于促进光合作用、参与细胞核蛋白、淀粉素的重要成分，是植物内能量代谢物质运移的媒体。钾与碳水化合物、蛋白质代谢活性酶的存在有密切关系，钾充分时农作物的产量和质量就好。钾俗称品质元素。而锌在植物生长中是伸长生长的必须元素，是促进蛋白质、各种酶的组成部分，一旦植物缺锌，就会出现作物生长缓慢，孱弱，俗称小老苗。而硼又对作物的开花、坐果起着重要的作用，一旦土壤中缺硼元素，往往造成作物减产。硒是农作物必需的微量元素，农产品中硒的含量在限量指标内，就会显著提高人体的免疫能力，防治心血管疾病、预防衰老，延年益寿等有重要的保健作用，又被人们称为生命元素。同样，钙、镁、硅、铝、铁、锰、硼等等元素在植物的一生中各自起着不同的作用，扮演着不同的角色，有参与农作物叶绿素形成功能的，有缓解植株中毒症状的，这些都好比一个建筑工地，工种虽多，但分工有序，可是一旦哪一个或一些岗位缺失，虽然作物植株看上去是完整的，但极有可能是一个危险建筑。这说明了微量元素在农作物生长中，以整体性、组合性、多元性、平衡性、特殊性参与农作物生长，缺少一个元素及其含量不足或者过剩，都影响农作物生长。
一、研究思路与方法
土壤是农作物生长的基础，土壤重金属经过作物根系的吸收、植物体内的运移而部分蓄积于果实籽粒等食用器官，从而影响农产品安全。因此，土壤及大气、水、农药、化肥等是农业生态环境、农产品安全性的重要因素。
土壤有机质、酸碱度、氧化还原条件、质地与结构等土壤理化条件决定了土壤重金属元素存在形态，这是影响作物对重金属元素吸收累积率的重要土壤环境因素；另一方面，作物重金属元素含量与作物类型及品种有关，根系吸收的重金属元素往往需要经过植株体内长距离运移才能到达果实籽粒等食用部位；再者，土壤重金属元素不是作物及农产品中重金属元素的唯一来源，沉降于作物株叶、果实籽粒上的尘土及喷洒的农药、化肥所含的重金属元素，也可以通过叶面吸收等方式进入植株和农产品，所有这些因素导致了食用部位与土壤重金属元素含量关系的复杂化。本研究选择大宗农作物小麦为研究对象，并相同点位采集根系土配套样品，尽量消除各种因素的影响，研究土壤重金属元素对农产品的影响模型，为土壤重金属元素污染生态效应评价提供科学依据。
二、土壤元素形态与农产品重金属元素含量关系
小麦籽实中重金属元素含量与对应根系土重金属元素形态含量相关关系见表 629，由表5-1 可以看出，影响小麦籽实中Cu，Cd，As元素含量的形态为水溶态、离子交换态、碳酸盐态，其余形态对小麦 Cu，Cd含量的影响也较大（图5-11）；影响小麦籽实中 Ni元素含量的主要形态为离子交换态；影响小麦籽实中 Zn元素含量的主要形态为腐殖酸态、铁锰氧化态，碳酸盐态和残渣态对 Zn含量的影响也较大；影响小麦籽实中 Hg元素含量的主要形态为残渣态。而小麦籽实中 Cr，Pb元素含量与各形态的相关性不显著。由此可知，不同重金属元素的赋存形态，对小麦的生物活性和迁移能力各有差异。
表5-1 小麦籽实中重金属元素与对应根系土重金属元素形态相关系数统计表
注：∗为置信水平，**为置信水平，样本数86个。
图5-11 小麦籽实Cu，Cd含量与根系土形态含量相关关系图
三、耕层土壤-农作物重金属元素迁移转化影响因素
土壤重金属元素对植物的生态效应是受多种因素控制的，植物从土壤中吸收重金属元素的量与土壤中重金属元素的总量有一定的关系，但土壤重金属元素的总含量并不是植物吸收的一个可靠指标，重金属元素在土壤-植物系统中的迁移转化主要受土壤的理化性质（pH，Eh，黏粒，有机质等）、土壤中重金属元素形态和植物特性等因素影响。
（一）安全农作物概念及评价标准
农作物在食用与加工中，能够对生态环境、人类健康、生物多样性产生良性影响和作用，可称之为安全农作物或农产品。反之，可称之为非安全农作物或农产品。
所谓无公害食品，指的是无污染、无毒害、安全优质的食品，在国外称无污染食品或有机食品、生态食品、自然食品，我国又称绿色食品。无公害食品（绿色食品）分为AA级和A级两种，其主要区别是在生产过程中，AA级不使用任何农药、化肥和人工合成激素；A级则允许限量使用限定农药、化肥和合成激素。
小麦是调查区“小麦-玉米轮作”种植模式下的重要粮食作物之一。本次研究工作分别在平度、烟台、文登等地区采集了86件小麦籽实样品和对应根系土，分析了As，Cd，Hg和Pb等元素含量。
我国小麦绿色食品、无公害食品标准、食品卫生限量标准见表5-2。在本次研究中，对小麦安全性评价方案确定如下：
表5-2 小麦籽实中砷、镉、汞、铅含量相关标准表 w（B）/10-6
注：数据来源为无公害食品标准：NY5301—2005；绿色食品标准：NY/T421—2000；卫生限量标准：GB2715—2005；GB13105—91；GB2762—94；GB13106—91；GB14961—94；GB15199—94；GB4810—94；GB14935—94；GB15201—94。
1）小麦籽实中As，Hg和Pb含量低于绿色食品卫生标准的样品称为绿色食品；大于绿色食品标准，但低于无公害食品卫生标准的样品称为安全食品；籽实含量大于城镇居民无公害食品卫生标准的样品称为超标食品。
2）小麦籽实中Cd的各种标准限一致，故采用两级划分：籽实中Cd含量低于标准的样品称为安全绿色食品；高于标准的样品称为超标食品。籽实中Zn，Cu，Cr三元素含量低于卫生限量标准的样品称为安全绿色食品；高于标准的样品称为超标食品。
3）小麦籽实中Se的卫生限量标准为×10-6，谭见安等（1989）在研究地方病与环境关系时指出粮食中Se含量介于×10-6～×10-6之间时，其硒含量位于边缘限上，因此本研究将×10-6作为贫硒食品的下限，×10-6～×10-6之间的样品称为足硒食品，籽实含量介于×10-6～×10-6之间的样品称为富硒食品，而籽实含量＜×10-6的样品称为贫硒食品，含量＞×10-6的样品称为超限食品。
4）综合评价则全面考查每件籽实样品中 As，Cd，Hg，Pb，Zn，Cu，Cr，Se元素含量，元素含量全部低于绿色食品卫生标准的样品称为绿色食品；8种元素中只要有一项超过无公害食品卫生标准的样品称为超标食品，元素含量介于两者之间的称安全食品。
（二）小麦体内元素含量
1.小麦安全性评价
研究区小麦籽实中As，Cd，Hg，Pb，Se的分级情况见表5-3、表5-4。
表5-3 小麦籽实As，Cd，Hg，Pb分级统计表 单位：%
注：括号内为样品数，—表示未出现该等级样品。
表5-4 小麦籽实Se分级统计表
注：括号内为样品数，—表示未出现该等级样品。
统计结果表明：86件小麦籽实中Cd，Zn，Cr均有不同程度的超标现象，其中Cd和Cr的超标样品均为10件，占统计样品数的；而Zn仅有3件样品超标，占统计样品数的。而As，Hg，Pb和Cu均未超标；但对Hg和Pb来讲，小麦籽实中分别有和的样品属无公害食品。总体来看，影响小麦籽实安全的主要是Cd和Cr。
小麦籽实Cd含量范围为×10-6～×10-6，各地区均有一定比例的小麦籽实样品Cd含量超过无公害食品标准。小麦籽实Cr含量超标呈现明显的地域差异（图5-12）。
图5-12 不同地区小麦籽实中Cd，Cr含量图
1—绿色食品；2—超标食品
小麦籽实中Se含量均低于食品限量标准，属于富硒产品的样品占到，主要分布在莱州和烟台；研究区小麦籽实中部分贫硒，其中50%的小麦籽实样品中Se含量都＜×10-6（图5-13）；的小麦籽实样品中Se含量介于×10-6～×10-6之间，属足硒小麦。
图5-13 不同地区小麦籽实中Se含量图
1—足硒小麦；2—贫硒小麦；3—富硒小麦
综合评价结果表明，小麦籽实无公害食品6件，占统计样本数的，主要分布在平度；小麦籽实超标食品21件，占统计样本数的，在各地区均有分布。小麦籽实绿色食品59件，占统计样本数的，在各地区均有分布（图5-14）。
图5-14 不同地区小麦籽实综合质量柱状图（比值越大质量越差）
1—绿色食品；2—安全食品；3—超标食品
，Hg，Pb等在小麦根、茎（叶）、籽中分布分配
小麦植株生长过程中吸收的As，Cd，Hg，Pb，在根、茎、叶、籽等不同的器官中含量分配特征各不相同。本研究分别在平度、莱州、烟台、文登配套采集了小麦茎（叶）、籽样品28套，烟台、文登地区配套采集根、茎（叶）、籽实样品2套，用以研究As，Cd，Hg，Pb等元素在小麦植株不同部位的分布特征。
Cr，As，Cd，Hg，Pb在各地区小麦不同部位的分布特征为茎叶含量＞籽实含量（图515），不同地区小麦中Zn元素平均含量均表现为：籽实＞茎叶；Cu，Se元素含量略有差异，少部分样品是籽实＞茎叶，大部分样品茎叶＞籽实。
图5-15 As，Cd，Hg，Pb等在小麦茎（叶）、籽中含量分布图
白色为茎叶含量、花纹色为籽实含量
从理论上讲，植物从土壤溶液中吸收重金属元素，其大部分累积在根部和茎部靠近地面一端，而依靠蒸腾作用向上输送的量一般很少。但研究发现，小麦中Hg，Zn，Cd，Cu等多数元素含量出现茎叶＞根的分布特征，甚至茎叶中Hg，Cu元素含量大于根系土（图5-16）。重金属元素主要分布在叶和茎中的事实，说明了小麦中相当一部分重金属元素可能来自大气干湿沉降，另外采用秸秆还田的耕作方式，对于Hg，Cu等重金属元素而言，易使耕层土壤受二次污染。
（三）小麦铅、镉、汞、砷等富集系数及其影响因素
富集系数是指某种物质或元素在生物体的浓度与生物生长环境（水、土壤、空气）中该物质或元素的浓度之比。作物籽实吸收As，Cd等有害元素的影响因素众多，过程非常复杂，因此，本小节仅从统计角度，重点研究了小麦籽实对Cd，As，Pb，Hg，Cr等有害元素的吸收（富集系数）规律，建立籽实Cd等含量与土壤Cd，pH，OrgC或其他指标的定量关系，以期进行区域尺度的生态安全性评价和研究。
图5-16 As，Cd，Hg，Pb等在小麦根、茎（叶）、籽中含量分布图
1—籽；2—茎；3—根；4—土
1.小麦籽实中元素的富集系数
由图5-17可见，各元素间的富集系数差异较大，其中Cr，Pb，As，F富集系数＜1%，F的富集系数最小（）；I，Ni富集系数分别为和；其他元素富集系数＞10%，其中Zn元素的富集系数最大（51%），其次为Cd（）。通过对比，小麦籽实对各元素富集能力大小顺序为Zn＞Cd＞Se＞Cu＞Hg＞I＞Ni＞Cr＞Pb＞As＞F。
图5-17 小麦籽实As，Cd，Hg，Pb等元素富集系数分布图
2.土壤理化性质对Pb、Cd、Hg、As等富集系数的影响
Cd在麦籽中的富集系数较大，在莱州地区总体较高，且变异性最大，Cd在麦籽中的富集系数变动于～112%之间，文登和平度地区麦籽Cd的富集系数比较稳定，变化范围一般在25%～50%之间。莱州地区小麦对Cd的吸收与土壤Cd含量和pH有很大的相关性。
小麦籽实对Cd元素的吸收量与土壤中Cd总量关系显著，小麦籽实Cd的富集系数主要受土壤pH影响，由图5-18可以看出，土壤pH在中性或碱性范围内，随pH减小，富集系数呈缓慢增加趋势，当土壤pH＜呈酸性时，其富集系数迅速增加至35%，这说明，土壤在中碱性范围内的酸化可提高Cd吸收率。此外，小麦籽Cd显著地受土壤Cu，Zn含量控制（正相关）。
图5-18 小麦籽实中Cd与土壤中Cd及Cd富集系数与pH关系图
As在小麦中的富集系数为～，平均值为，多数样品As富集系数＜。As富集系数在不同地区的麦籽中表现略有差异，文登地区总体高于其他地区。
小麦籽实对As的吸收量与土壤中As总量关系不显著，而主要受土壤中黏粒含量和pH值的控制（图5-19），随着黏粒含量的减小，土壤酸化，籽实As富集系数呈上升趋势，这说明，土壤中黏粒和pH对As的地球化学行为具有重要的控制作用。
图5-19 小麦籽实As富集系数与黏粒、pH关系图
Pb在麦籽中的富集系数较小，除平度地区整体偏高（平均为），其他地区麦籽中Pb的富集系数一般＜，文登地区Pb的富集系数普遍低于其他地区，平均富集系数仅。麦籽P b含量与富集系数间相关系数可达，全区86件样品中仅有3件属无公害的小麦样品分布在平度地区，其他均为绿色食品，全区无Pb超标食品，都说明富集系数偏低导致籽实中Pb元素含量低。
小麦籽实对Pb的吸收主要与土壤有机质、CEC有关，由图5-20可以看出，随着土壤有机质、CEC的增加，富集系数也将增大。
图5-20 小麦籽实Pb富集系数与土壤有机质、CEC关系图
小麦籽实中Cr的富集系数最大为，最小为，平均值为，平度地区除了有1个特异值外，小麦籽Cr的富集系数普遍低于其他地区。
小麦籽实对Cr元素的吸收量与土壤中Cr总量关系不显著，而主要受土壤pH和有机质含量控制（图5-21），随着pH减小，所吸收的Cr元素含量和籽实Cr富集系数呈上升趋势，有机质对其影响与pH相类似，有机质含量增加，籽实Cr元素含量和富集系数均减小（图5-22），其原因可能在于更多的Cr转化为不宜被小麦吸收的有机结合态而固定下来；此外籽实Cr富集系数与土壤CEC、黏粒呈显著负相关。小麦籽Cr含量还显著地受土壤Se含量控制（负相关）。
小麦籽中Hg的富集系数变异较大，富集系数最小为，最大为，在各地区的变异也较大，其中在莱州最大。全区除去几个特异值外，Hg富集系数基本在20%以下。
图5-21 小麦籽实Cr元素含量、Cr富集系数与土壤pH关系图
图5-22 小麦籽实Cr元素含量、Cr富集系数与土壤OrgC关系图
小麦籽实Hg的富集系数与土壤有机质、pH、黏粒、CEC等相关性均较差。汞含量高的土壤中，小麦籽实中汞含量相应较高（图5-23），但不同Hg含量的土壤中生长的小麦籽实Hg含量变化范围较大，表明Hg在小麦籽中的富集还受土壤Hg含量以外的其他因素影响，如小麦籽Hg含量还显著地受土壤As（正相关）和CEC控制（图5-24）。
图5-23 小麦籽实Hg元素含量与土壤Hg关系图
图5-24 小麦籽实中Hg含量与土壤CEC关系图
3.关系方程的确立
研究可以看出，小麦籽实中Cd，Hg，Cu，Zn，As等重金属元素的含量均与土壤相应元素含量具有正比关系。这说明土壤中元素的含量是影响作物吸收量的因素。但是，植物吸收元素的过程非常复杂，进入植物内的元素有多种来源，作物籽实吸收As，Hg等元素绝不简单地受土壤元素含量高低的控制。
从图5-25可以看出，小麦籽实中Cu，Pb，Zn，As等富集系数与土壤中对应元素含量间具有幂函数关系，即土壤Cu，Pb，Zn，As含量越高，籽实对Cu，Pb，Zn，As的富集系数越小，所以，即使土壤中Cu，Pb，Zn，As含量较低，但进入籽实中Cu，Pb，Zn，As的含量（百分含量）并不一定低；在以上4种元素中Cu富集系数与土壤Cu含量关系最明显，即在土壤Cu含量较高（＞30×10-6）时，小麦籽实Cu的富集系数基本恒定在15%左右，当土壤Cu含量降低到10×10-6时，小麦Cu富集系数增加，可达40%。上述元素在小麦籽实的富集系数与土壤元素含量的关系，间接说明了小麦籽实吸收Cu，Pb，Zn和As等元素与土壤元素含量关系的复杂性。
图5-25 小麦籽实Cu，Pb等富集系数与土壤全量散点图
以同样的方法求取Zn，Cu，Ni，Se元素关系方程，筛选得到的小麦籽实As，Cd等9种元素富集系数或籽实重金属元素含量最显著回归方程见表5-5。依据关系式，利用多目标区域地球化学调查数据，计算出小麦籽实中As，Cd，Hg和Pb等元素含量，进而从区域尺度上进行小麦生态安全性评价和预警，见本章第三节。
表5-5 小麦籽实不同元素含量回归方程表
四、土壤与农作物元素间的交互作用
重金属元素是土壤污染退化的一类重要物质，它们进入土壤后，一方面对生态环境产生直接危害，另一方面通过影响土壤养分的生物有效性而产生间接危害。同时，土壤中的养分元素也要影响重金属元素的生态环境效应，重金属元素与养分元素的这种相互影响被称为交互作用。土壤-植物系统中重金属元素与养分元素交互作用是很复杂的，这里也只能做一个浅显的研究。
1.小麦籽实中元素富集系数间的相互作用
根据小麦籽实中元素间富集系数相关关系的统计分析，小麦籽实中Hg的富集系数与I的富集系数呈显著负相关关系：Hg富集系数=×I富集系数＋，R=，p＜（图5-26），而与其他元素之间的关系均未达到显著性水平。
小麦籽实中Cd的富集系数与Cr，Cu，Zn，Ni和F的富集系数分别呈极显著正相关关系（p=），相关系数为R=，，，和（图5-27，图5-28）；而与其他元素之间的关系均未达到显著性水平。
小麦籽实中Cr的富集系数与Cu，Cd，Ni和F的富集系数分别呈极显著正相关关系（p=），相关系数分别为R=，，和（图5-29，图5-30）；而与其他元素之间的关系均未达到显著性水平。
图5-26 小麦籽实中Hg与I的富集系数关系图
图5-27 小麦籽实中Cd与Cu的富集系数关系图
图5-28 小麦籽实中Cd与Ni的富集系数关系图
图5-29 小麦籽实中Cr与Ni的富集系数关系图
图5-30 小麦籽实中Cr与F的富集系数关系图
图5-31 小麦籽实中Cu与Zn的富集系数关系图
图5-32 小麦籽实中Cu与Ni的富集系数关系图
图5-33 小麦籽实中F与Ni的富集系数关系图
小麦籽实中Cu的富集系数与Zn、Ni的富集系数分别呈极显著正相关关系（p=），相关系数分别为R=，（图5-31，图5-32）。小麦籽实中Ni的富集系数与F的富集系数呈极显著正相关关系（图5-33）；小麦籽实中Se的富集系数与F的富集系数呈极显著正相关关系，Se富集系数=×F富集系数＋（R=，p＜）；而与其他元素之间的关系均未达到显著性水平。As和P b与其他元素之间的关系均未达到显著性水平。
2.土壤元素含量对小麦籽实中元素含量的影响
籽实重金属元素与土壤元素的交互作用研究表明，元素间存在协同或拮抗的相关关系，但这种相关性并不是一成不变的。从小麦籽实中的重金属元素含量与土壤中部分元素之间的相关分析结果可见（表5-6），小麦籽实中Cd的积累量随土壤Cu，Zn，As，F含量的增加而增加，土壤中的Zn，Cu可促进小麦吸收Cd，从而加剧Cd对小麦毒害，同样土壤中的Cd可促进小麦吸收Cu，Zn，其复合效应表现为协同作用。小麦籽实中Hg的积累量随土壤As含量的增加而增加，小麦籽实中I的积累量随土壤OrgC含量的增加而增加，复合效应也均表现为协同。
表5-6 小麦籽实中元素含量与土壤中部分元素间的相关系数表
注：表中*为显著性水平，**为显著性水平，—为未达到显著性水平，未列出。
小麦籽实中Cr，Ni的积累量都随土壤Se，OrgC含量的增加而减小；小麦籽实中Pb的积累量随土壤I含量的增加而减小。这说明土壤Se-麦籽Cr、土壤Se-麦籽Ni、OrgC-麦籽Cr、OrgC-麦籽Ni和土壤I-麦籽Pb之间复合效应表现为拮抗，即土壤中的Se，I，OrgC有益或营养元素可抑制小麦籽实对Cr，Ni，Pb等重金属元素的吸收。
3.小麦籽实中元素含量间的相互作用
植物是一个复杂的有机整体，其中某一成分的改变（增加或减少）会影响其他成分功能的发挥，最终影响植物生长发育和产量。金属元素之间的联合作用，可以大大改变某元素的生物活性和毒性，要比单个元素的作用更为严重。
从小麦籽实中的重金属元素及I，F，Se元素含量相关分析结果可见（表5-7），元素在小麦体内的关系多表现为不相关，少数元素间为协同，如Zn-Cu，Zn-Cd共存时，籽实中Zn含量增大，Cu和Cd的吸收和积累也随之增大；当F-Cr或F-Ni共存时，籽实中F含量增大，Cr和Ni的吸收和积累也将增大；同样Cu-Cd共存时，Cd的吸收将增加；As-Se共存时，As的吸收量增加。而当Hg-Ni共存时，麦籽中Hg的累积量随Ni的增加而减小，ICu共存时，麦籽中Cu的累积量随I的增加而减小，这说明Hg-Ni和I-Cu之间有拮抗作用。上述研究表明元素间存在的协同和拮抗作用，但具体机制尚不清楚。
表5-7 小麦籽实中元素含量间相关关系表
注：*为显著性水平，**为显著性水平，—为未达到显著性水平，未列出。
氮含量高了容易在钢中析出氮化物，恶化钢的塑性
第一，氮多了，钢水补缩能力大大下降第二，氮多了，产生氮化物，大大降低性能
摘抄的。。。钢中的氮来自炉料，同时，在冶炼、浇铸时钢液也会从炉气和大气中吸收氮。氮引起碳钢的淬火时效和形变时效，从而对碳钢的性能发生显著的影响。由于氮的时效作用，钢的硬度、强度固然提高，但是塑性和韧性降低，特别是在形变时效的情况下，塑性和韧性的降低比较显著。因此，对于普通低合金钢来说，时效现象是有害的，因而氮是有害元素。但对于一些细晶粒钢以及含钒、铌钢，由于氮化物的强化细化晶粒作用，氮成为有益元素。另外，作为合金元素，氮在不锈耐酸钢中得到应用，此外，氮化处理方法能使机器零件获得极好的综合力学性能，从而使零件的使用寿命延长。
相对来说N对钢水的影响比较小，主要是蓝脆，过量的N会造成铸坯有气孔。N优点：可以提高钢的强度、改变晶向（如硅钢需要增N）。