磷有很强的固溶强化作用，并且能明显提高钢铁材料的耐大气腐蚀性能，但是，磷在钢中易偏聚在晶界，对材料的韧性极为不利。另一方面，晶粒细化在提高钢强度的同时也使其韧性得到改善。因此，可以通过晶粒细化来弥补钢中因磷的加入而造成的韧性损失，并且使材料同时保持较高的强度和耐腐蚀性能。 为此，本实验共冶炼了磷含量分别为0.0087％、0.030％、0.073％、0.122％的四炉不同化学成分的实验钢，然后再把每种化学成分的实验钢分别采用不同的工艺制备成平均晶粒尺寸为4μm、8μm、50μm的实验钢板。通过对这12种实验钢板进行拉伸实验、冲击实验、加速腐蚀实验，分析了磷在钢中的分布以及磷含量和晶粒尺寸对低碳钢的屈服强度、冲击韧性和耐大气腐蚀性能的影响。 结果表明：(1)晶粒尺寸相同时，实验钢的冲击韧性随磷含量的增加而降低；磷含量相同时，实验钢的冲击韧性随晶粒尺寸的减小而增加。超细晶粒钢(4um)在含磷量高达0.122％时，其韧脆转变温度仍然能保持在-70℃左右。因此，晶粒细化弥补了钢中因磷的加入而造成的韧性损失。(2)在加速腐蚀实验初期，高磷钢的腐蚀速率明显低于低磷钢的腐蚀速率。但是随着腐蚀时间的延长，这种差别趋于减小。这说明磷主要在腐蚀初期起作用。磷提高钢材耐大气腐蚀性能的原因是：偏聚在材料表面上的磷原子在水和氧的作用下水解，生成一种致密性较高的磷酸盐，并且能均匀覆盖在基体表面的空洞和裂纹处，阻碍了水和氧的通过，使基体免遭进一步的腐蚀。并且H2PO4-能够加速锈层中Fe2+向Fe3+的转化、促进腐蚀初期反应的快速进行、阻止铁锈粒子长大，使腐蚀生成物颗粒细小、结构致密，从而最终促进了致密、稳定、均匀的保护膜的形成。