1.生鐵(tiě)：
生鐵(tiě)中除鐵(tiě)外，還含有(yǒu)碳、矽、錳、磷和(hé)硫等元素。這些元素對生鐵(tiě)的(de)性能(néng)均有(yǒu)一定的(de)影響。
碳（C）：在生鐵(tiě)中以兩種形态存在，一種是遊離(lí)碳（石墨），主要存在于鑄造生鐵(tiě)中，另一種是化合碳（碳化鐵(tiě)），主要存在于煉鋼生鐵(tiě)中，碳化鐵(tiě)硬而脆，塑性低，含量适當可(kě)提高(gāo)生鐵(tiě)的(de)強度和(hé)硬度，含量過多，則使生鐵(tiě)難于削切加工(gōng)，這就是煉鋼生鐵(tiě)切削性能(néng)差的(de)原因。石墨很軟，強度低，它的(de)存在能(néng)增加生鐵(tiě)的(de)鑄造性能(néng)。
矽（Si）：能(néng)促使生鐵(tiě)中所含的(de)碳分(fēn)離(lí)爲石墨狀，能(néng)去氧，還能(néng)減少(shǎo)鑄件(jiàn)的(de)氣眼，能(néng)提高(gāo)熔化生鐵(tiě)的(de)流動性，降低鑄件(jiàn)的(de)收縮量，但(dàn)含矽過多，也(yě)會(huì)使生鐵(tiě)變硬變脆。
錳（Mn）：能(néng)溶于鐵(tiě)素體和(hé)滲碳體。在高(gāo)爐煉制(zhì)生鐵(tiě)時，含錳量适當，可(kě)提高(gāo)生鐵(tiě)的(de)鑄造性能(néng)和(hé)削切性能(néng)，在高(gāo)爐裏錳還可(kě)以和(hé)有(yǒu)害雜質硫形成硫化錳，進入爐渣。
磷（P）：屬于有(yǒu)害元素，但(dàn)磷可(kě)使鐵(tiě)水(shuǐ)的(de)流動性增加，這是因爲硫減低了生鐵(tiě)熔點，所以在有(yǒu)的(de)制(zhì)品内往往含磷量較高(gāo)。然而磷的(de)存在又(yòu)使鐵(tiě)增加硬脆性，優良的(de)生鐵(tiě)含磷量應少(shǎo)，有(yǒu)時爲了要增加流動性，含磷量可(kě)達1.2%。
硫（S）：在生鐵(tiě)中是有(yǒu)害元素，它促使鐵(tiě)與碳的(de)結合，使鐵(tiě)硬脆，并與鐵(tiě)化合成低熔點的(de)硫化鐵(tiě)，使生鐵(tiě)産生熱(rè)脆性.減低鐵(tiě)液的(de)流動性，顧含硫高(gāo)的(de)生鐵(tiě)不适于鑄造細件(jiàn)。鑄造生鐵(tiě)中硫的(de)含量規定最多不得超過0.06%（車(chē)輪生鐵(tiě)除外）。

2．鋼：

元素在鋼中的(de)作用(yòng)

常存雜質元素對鋼材性能(néng)的(de)影響

鋼除含碳以外，還含有(yǒu)少(shǎo)量錳(Mn)、矽(Si)、硫(S)、磷(P)、氧（O）、氮（N）和(hé)氫（H）等元素。這些元素并非爲改善鋼材質量有(yǒu)意加入的(de)，而是由礦石及冶煉過程中帶入的(de)，故稱爲雜質元素。這些雜質對鋼性能(néng)是有(yǒu)一定影響，爲了保證鋼材的(de)質量，在國家标準中對各類鋼的(de)化學成分(fēn)都(dōu)作了嚴格的(de)規定。

1）硫
硫來源于煉鋼的(de)礦石與燃料焦炭。它是鋼中的(de)一種有(yǒu)害元素。硫以硫化鐵(tiě)(FeS)的(de)形态存在于鋼中，FeS和(hé) Fe形成低熔點(985℃)化合物(wù)。而鋼材的(de)熱(rè)加工(gōng)溫度一般在1150～1200℃以上(shàng)，所以當鋼材熱(rè)加工(gōng)時，由于 FeS化合物(wù)的(de)過早熔化而導緻工(gōng)件(jiàn)開(kāi)裂，這種現象稱爲“熱(rè)脆”。嘉峪檢測網認爲含硫量愈高(gāo)，熱(rè)脆現象愈嚴重，故必須對鋼中含硫量進行(xíng)控制(zhì)。高(gāo)級優質鋼：S＜0.02%～0.03%；優質鋼：S＜0.03%～0.045%；普通鋼：S＜0.055%～0.7%以下。

2）磷

磷是由礦石帶入鋼中的(de)，一般說磷也(yě)是有(yǒu)害元素。磷雖能(néng)使鋼材的(de)強度、硬度增高(gāo)，但(dàn)引起塑性、沖擊韌性顯著降低。特别是在低溫時，它使鋼材顯著變脆，這種現象稱"冷(lěng)脆"。冷(lěng)脆使鋼材的(de)冷(lěng)加工(gōng)及焊接性變壞，含磷愈高(gāo)，冷(lěng)脆性愈大(dà)，故鋼中對含磷量控制(zhì)較嚴。高(gāo)級優質鋼： P＜0.025%；優質鋼： P＜0.04%；普通鋼： P＜0.085%。

3）錳
錳是煉鋼時作爲脫氧劑加入鋼中的(de)。由于錳可(kě)以與硫形成高(gāo)熔點(1600℃)的(de) MnS，一定程度上(shàng)消除了硫的(de)有(yǒu)害作用(yòng)。錳具有(yǒu)很好的(de)脫氧能(néng)力，能(néng)夠與鋼中的(de)FeO成爲MnO進入爐渣，從而改善鋼的(de)品質，特别是降低鋼的(de)脆性，提高(gāo)鋼的(de)強度和(hé)硬度。因此，錳在鋼中是一種有(yǒu)益元素。一般認爲，鋼中含錳量在0.5%～0.8%以下時，把錳看成是常存雜質。技術(shù)條件(jiàn)中規定，優質碳素結構鋼中，正常含錳量是0.5%～0.8%；而較高(gāo)含錳量的(de)結構鋼中，其量可(kě)達0.7%～1.2%。

4）矽
矽也(yě)是煉鋼時作爲脫氧劑而加入鋼中的(de)元素。矽與鋼水(shuǐ)中的(de)FeO能(néng)結成密度較小(xiǎo)的(de)矽酸鹽爐渣而被除去，因此矽是一種有(yǒu)益的(de)元素。矽在鋼中溶于鐵(tiě)素體内使鋼的(de)強度、硬度增加，塑性、韌性降低。鎮靜鋼中的(de)含矽量通常在0.1%～0.37%，沸騰鋼中隻含有(yǒu)0.03%～0.07%。由于鋼中矽含量一般不超過0.5%，對鋼性能(néng)影響不大(dà)。

5）氧
氧在鋼中是有(yǒu)害元素。它是在煉鋼過程中自然進入鋼中的(de)，盡管在煉鋼末期要加入錳、矽、鐵(tiě)和(hé)鋁進行(xíng)脫氧，但(dàn)不可(kě)能(néng)除盡。氧在鋼中以FeO、MnO、SiO2、Al2O3等夾雜形式，使鋼的(de)強度、塑性降低。尤其是對疲勞強度、沖擊韌性等有(yǒu)嚴重影響。

6）氮鐵(tiě)素體溶解氮的(de)能(néng)力很低。當鋼中溶有(yǒu)過飽和(hé)的(de)氮，在放(fàng)置較長一段時間後或随後在200～300℃加熱(rè)就會(huì)發生氮以氮化物(wù)形式的(de)析出，并使鋼的(de)硬度、強度提高(gāo)，塑性下降，發生時效。鋼液中加入Al、Ti或V進行(xíng)固氮處理(lǐ)，使氮固定在AlN、TiN或VN中，可(kě)消除時效傾向。

7）氫
鋼中溶有(yǒu)氫會(huì)引起鋼的(de)氫脆、白點等缺陷。白點常在軋制(zhì)的(de)厚闆、大(dà)鍛件(jiàn)中發現，在縱斷面中可(kě)看到(dào)圓形或橢圓形的(de)白色斑點；在橫斷面上(shàng)則是細長的(de)發絲狀裂紋。鍛件(jiàn)中有(yǒu)了白點，使用(yòng)時會(huì)發生突然斷裂，造成不測事故。因此，化工(gōng)容器(qì)用(yòng)鋼，不允許有(yǒu)白點存在。氫産生白點冷(lěng)裂的(de)主要原因是因爲高(gāo)溫奧氏體冷(lěng)至較低溫時，氫在鋼中的(de)溶解度急劇降低。當冷(lěng)卻較快時，氫原子來不及擴散到(dào)鋼的(de)表面而逸出，就在鋼中的(de)一些缺陷處由原子狀态的(de)氫變成分(fēn)子狀态的(de)氫。氫分(fēn)子在不能(néng)擴散的(de)條件(jiàn)下在局部地(dì)區産生很大(dà)壓力，這壓力超過了鋼的(de)強度極限而在該處形成裂紋，即白點。

3. 合金(jīn)鋼

合金(jīn)鋼中元素的(de)作用(yòng)

爲了合金(jīn)化而加入的(de)合金(jīn)元素，最常用(yòng)的(de)有(yǒu)矽、錳、鉻、鎳、钼、鎢、釩，钛，铌、硼、鋁等。現分(fēn)别說明(míng)它們在鋼中的(de)作用(yòng)。

1）矽
①提高(gāo)鋼中固溶體的(de)強度和(hé)冷(lěng)加工(gōng)硬化程度使鋼的(de)韌性和(hé)塑性降低；
②矽能(néng)顯著地(dì)提高(gāo)鋼的(de)彈性極限、屈服極限和(hé)屈強比；

③耐腐蝕性。矽的(de)質量分(fēn)數爲15％一20％的(de)高(gāo)矽鑄鐵(tiě)，是很好的(de)耐酸材料。含有(yǒu)矽的(de)鋼在氧化氣氛中加熱(rè)時，表面也(yě)将形成一層SiO2薄膜，從而提高(gāo)鋼在高(gāo)溫時的(de)抗氧化性。
缺點：使鋼的(de)焊接性能(néng)惡化。

2）錳
①錳能(néng)提高(gāo)鋼的(de)淬透性。
②錳對提高(gāo)低碳和(hé)中碳珠光(guāng)體鋼的(de)強度有(yǒu)顯著的(de)作用(yòng)。
③錳對鋼的(de)高(gāo)溫瞬時強度有(yǒu)所提高(gāo)。
缺點：
①含錳較高(gāo)時，有(yǒu)較明(míng)顯的(de)回火(huǒ)脆性現象；
②錳有(yǒu)促進晶粒長大(dà)的(de)作用(yòng)，因此錳鋼對過熱(rè)較敏感t在熱(rè)處理(lǐ)工(gōng)藝上(shàng)必須注意。這種缺點可(kě)用(yòng)加入細化晶粒元素如(rú)钼、釩、钛等來克服：
③當錳的(de)質量分(fēn)數超過1％時，會(huì)使鋼的(de)焊接性能(néng)變壞，

3）鉻在鋼中的(de)作用(yòng)
①鉻可(kě)提高(gāo)鋼的(de)強度和(hé)硬度。
②鉻可(kě)提高(gāo)鋼的(de)高(gāo)溫機械性能(néng)。
③使鋼具有(yǒu)良好的(de)抗腐蝕性和(hé)抗氧化性
④阻止石墨化
⑤提高(gāo)淬透性。
缺點：
①鉻是顯著提高(gāo)鋼的(de)脆性轉變溫度
②鉻能(néng)促進鋼的(de)回火(huǒ)脆性。

4）鎳在鋼中的(de)作用(yòng)
①可(kě)提高(gāo)鋼的(de)強度而不顯著降低其韌性；
②鎳可(kě)降低鋼的(de)脆性轉變溫度，即可(kě)提高(gāo)鋼的(de)低溫韌性；
③改善鋼的(de)加工(gōng)性和(hé)可(kě)焊性；
④鎳可(kě)以提高(gāo)鋼的(de)抗腐蝕能(néng)力，不僅能(néng)耐酸，而且能(néng)抗堿和(hé)大(dà)氣的(de)腐蝕。

5）钼在鋼中的(de)作用(yòng)
①钼對鐵(tiě)素體有(yǒu)固溶強化作用(yòng)。
②提高(gāo)鋼熱(rè)強性
③抗氫侵蝕的(de)作用(yòng)。
④提高(gāo)鋼的(de)淬透性。
缺點：
钼的(de)主要不良作用(yòng)是它能(néng)使低合金(jīn)钼鋼發生石墨化的(de)傾向。

6）鎢在鋼中的(de)作用(yòng)
①提高(gāo)強度
②提高(gāo)鋼的(de)高(gāo)溫強度。
③提高(gāo)鋼的(de)抗氫性能(néng)。
④是使鋼具有(yǒu)熱(rè)硬性。因此鎢是高(gāo)速工(gōng)具鋼中的(de)主要合金(jīn)元素。

7）釩在鋼中的(de)作用(yòng)
①熱(rè)強性。
②釩能(néng)顯著地(dì)改善普通低碳低合金(jīn)鋼的(de)焊接性能(néng)。

8）钛在鋼中的(de)作用(yòng)
①钛能(néng)改善鋼的(de)熱(rè)強性，提高(gāo)鋼的(de)抗蠕變性能(néng)及高(gāo)溫持久強度；
②并能(néng)提高(gāo)鋼在高(gāo)溫高(gāo)壓氫氣中的(de)穩定性。使鋼在高(gāo)壓下對氫的(de)穩定性高(gāo)達600℃以上(shàng)，在珠光(guāng)體低合金(jīn)鋼中，钛可(kě)

阻止钼鋼在高(gāo)溫下的(de)石墨化現象。因此，钛是鍋爐高(gāo)溫元件(jiàn)所用(yòng)的(de)熱(rè)強鋼中的(de)重要合金(jīn)元素之一。

9）铌在鋼中的(de)作用(yòng)
①铌和(hé)碳、氮、氧都(dōu)有(yǒu)極強的(de)結合力，并與之形成相(xiàng)應的(de)極爲穩定的(de)化合物(wù)，因而能(néng)細化晶粒，降低鋼的(de)過熱(rè)敏感性和(hé)回火(huǒ)脆性。
②有(yǒu)極好的(de)抗氫性能(néng)。
③铌能(néng)提高(gāo)鋼的(de)熱(rè)強性 

10）硼在鋼中的(de)作用(yòng) ；
①提高(gāo)鋼的(de)淬透性。
②提高(gāo)鋼的(de)高(gāo)溫強度。強化晶界的(de)作用(yòng)。

11）鋁在鋼中的(de)作用(yòng)
①用(yòng)作煉鋼時的(de)脫氧定氮劑，細化晶粒，抑制(zhì)低碳鋼的(de)時效，改善鋼在低溫時的(de)韌性，特别是降低了鋼的(de)脆性轉變溫度；
②提高(gāo)鋼的(de)抗氧化性能(néng)。曾對鐵(tiě)鋁合金(jīn)的(de)抗氧化性進行(xíng)了較多的(de)研究；4％AI即可(kě)改變氧化皮的(de)結構，加入6％A1可(kě)使鋼在980C以下具有(yǒu)抗氧化性。嘉峪檢測網認爲當鋁和(hé)鉻配合并用(yòng)時，其抗氧化性能(néng)有(yǒu)更大(dà)的(de)提高(gāo)。例如(rú)，含鐵(tiě)50％一55％、鉻30％一35％、鋁10％一15％的(de)合金(jīn)，在1 400C高(gāo)溫時，仍具有(yǒu)相(xiàng)當好的(de)抗氧化性。由于鋁的(de)這一作用(yòng)，近年來，常把鋁作爲合金(jīn)元素加入耐熱(rè)鋼中。
③此外，鋁還能(néng)提高(gāo)對硫化氫和(hé)V2O5，的(de)抗腐蝕性。
缺點：
①脫氧時如(rú)用(yòng)鋁量過多，将促進鋼的(de)石墨化傾向。

②當含鋁較高(gāo)時．其高(gāo)溫強度和(hé)韌性較低。