一.生铁：

生铁中除铁外，还含有碳、硅、锰、磷和硫等元素。这些元素对生铁的功能均有必定的影响。

碳(C)：在生铁中以两种形状存在，一种是游离碳(石墨)，首要存在于铸造生铁中，另一种是化合碳(碳化铁)，首要存在于炼钢生铁中，碳化铁硬而脆，塑性低，含量恰当可进步生铁的强度和硬度，含量过多，则使生铁难于削切加工，这是炼钢生铁切削功能差的原因。石墨很软，强度低，它的存在能添加生铁的铸造功能。

硅(Si)：能促进生铁中所含的碳分离为石墨状，能去氧，还能削减铸件的气眼，能进步熔化生铁的流动性，下降铸件的缩短量，但含硅过多，也会使生铁变硬变脆。

锰(Mn)：能溶于铁素体和渗碳体。在高炉炼制生铁时，含锰量恰当，可进步生铁的铸造功能和削切功能，在高炉里锰还可以和有害杂质硫构成硫化锰，进入炉渣。

磷(P)：属于有害元素，但磷可使铁水的流动性添加，这是因为硫减低了生铁熔点，所以在有的制品内往往含磷量较高。然而磷的存在又使铁添加硬脆性，优良的生铁含磷量应少，有时为了要添加流动性，含磷量可达1.2%。

硫(S)：在生铁中是有害元素，它促进铁与碳的结合，使铁硬脆，并与铁化合成低熔点的硫化铁，使生铁产生热脆性.减低铁液的流动性，顾含硫高的生铁不适于铸造细件。铸造生铁中硫的含量规则较多不得超越0.06%(车轮生铁除外)。

二.钢：

元素在钢中的效果

常存杂质元素对钢材功能的影响

钢除含碳以外，还含有少数锰(Mn)、硅(Si)、硫(S)、磷(P)、氧(O)、氮(N)和氢(H)等元素。这些元素并非为改进钢材质量有意参加的，而是由矿石及冶炼过程中带入的，故称为杂质元素。这些杂质对钢功能是有必定影响，为了确保钢材的质量，在国标准中对各类钢的化学成分都作了严格的规则。

1)硫

硫来源于炼钢的矿石与燃料焦炭。它是钢中的一种有害元素。硫以硫化铁(FeS)的形状存在于钢中，FeS和Fe构成低熔点(985℃)化合物。而钢材的热加工温度一般在1150～1200℃以上，所以当钢材热加工时，因为FeS化合物的过早熔化而导致工件开裂，这种现象称为“热脆”。含硫量愈高，热脆现象愈严峻，故有必要对钢中含硫量进行操控。优质钢：S<0.02%～0.03%;优质钢：S<0.03%～0.045%;普通钢：S<0.055%～0.7%以下。

2)磷

磷是由矿石带入钢中的，一般说磷也是有害元素。磷虽能使钢材的强度、硬度增高，但引起塑性、冲击耐性明显下降。特别是在低温时，它使钢材明显变脆，这种现象称"冷脆"。冷脆使钢材的冷加工及焊接性变坏，含磷愈高，冷脆性愈大，故钢中对含磷量操控较严。优质钢：P<0.025%;优质钢：P<0.04%;普通钢：P<0.085%。

3)锰

锰是炼钢时作为脱氧剂参加钢中的。因为锰可以与硫构成高熔点(1600℃)的MnS，必定程度上消除了硫的有害效果。锰具有很好的脱氧才能，可以与钢中的FeO成为MnO进入炉渣，从而改进钢的品质，特别是下降钢的脆性，进步钢的强度和硬度。因而，锰在钢中是一种有利元素。一般以为，钢中含锰量在0.5%～0.8%以下时，把锰看成是常存杂质。技能条件中规则，优质碳素结构钢中，正常含锰量是0.5%～0.8%;而较高含锰量的结构钢中，其量可达0.7%～1.2%。

4)硅

硅也是炼钢时作为脱氧剂而参加钢中的元素。硅与钢水中的FeO能结成密度较小的硅酸盐炉渣而被除去，因而硅是一种有利的元素。硅在钢中溶于铁素体内使钢的强度、硬度添加，塑性、耐性下降。镇静钢中的含硅量通常在0.1%～0.37%，沸腾钢中只含有0.03%～0.07%。因为钢中硅含量一般不超越0.5%，对钢功能影响不大。

5)氧

氧在钢中是有害元素。它是在炼钢过程中自然进入钢中的，尽管在炼钢晚期要参加锰、硅、铁和铝进行脱氧，但不可能除尽。氧在钢中以FeO、MnO、SiO2、Al2O3等夹杂方式，使钢的强度、塑性下降。尤其是对疲劳强度、冲击耐性等有严峻影响。

6)氮铁素体溶解氮的才能很低。当钢中溶有过饱和的氮，在放置较长一段时间后或随后在200～300℃加热会产生氮以氮化物方式的析出，并使钢的硬度、强度进步，塑性下降，产生时效。钢液中参加Al、Ti或V进行固氮处理，使氮固定在AlN、TiN或VN中，可消除时效倾向。

7)氢

钢中溶有氢会引起钢的氢脆、白点等缺陷。白点常在轧制的厚板、大锻件中发现，在纵断面中可看到圆形或椭圆形的白色斑驳;在横断面上则是细长的发丝状裂纹。锻件中有了白点，使用时会产生突然断裂，造成意外事故。因而，化工容器用钢，不允许有白点存在。氢产生白点冷裂的首要原因是因为高温奥氏体冷至较低温时，氢在钢中的溶解度急剧下降。当冷却较快时，氢原子来不及分散到钢的外表而逸出，在钢中的一些缺陷处由原子状况的氢变成分子状况的氢。氢分子在不能分散的条件下在局部地区产生很大压力，这压力超越了钢的强度极限而在该处构成裂纹，即白点。

三.合金钢

合金钢中元素的效果

为了合金化而参加的合金元素，较常用的有硅、锰、铬、镍、钼、钨、钒，钛，铌、硼、铝等。现分别说明它们在钢中的效果。

1)硅

①进步钢中固溶体的强度和冷加工硬化程度使钢的耐性和塑性下降;

②硅能明显地进步钢的弹性极限、屈从极限和屈强比;

③耐腐蚀性。硅的质量分数为15%一20%的高硅铸铁，是很好的耐酸资料。含有硅的钢在氧化气氛中加热时，外表也将构成一层SiO2薄膜，从而进步钢在高温时的抗氧化性。

缺陷：使钢的焊接功能恶化。

2)锰

①锰能进步钢的淬透性。

②锰对进步低碳和中碳珠光体钢的强度有明显的效果。

③锰对钢的高温瞬时强度有所进步。

缺陷：

①含锰较高时，有较明显的回火脆性现象;

②锰有促进晶粒长大的效果，因而锰钢对过热较敏感t在热处理工艺上有必要留意。这种缺陷可用参加细化晶粒元素如钼、钒、钛等来克服：

③当锰的质量分数超越1%时，会使钢的焊接功能变坏

3)铬在钢中的效果

①铬可进步钢的强度和硬度。

②铬可进步钢的高温机械功能。

③使钢具有杰出的抗腐蚀性和抗氧化性

④阻挠石墨化

⑤进步淬透性。

缺陷：

①是明显进步钢的脆性改变温度

②铬能促进钢的回火脆性。

4)镍在钢中的效果

①可进步钢的强度而不明显下降其耐性;

②镍可下降钢的脆性改变温度，即可进步钢的低温耐性;

③改进钢的加工性和可焊性;

④镍可以进步钢的抗腐蚀才能，不只能耐酸，而且能抗碱和大气的腐蚀。

5)钼在钢中的效果

①钼对铁素体有固溶强化效果。

②进步钢热强性

③抗氢腐蚀的效果。

④进步钢的淬透性。

缺陷：

钼的首要不良效果是它能使低合金钼钢产生石墨化的倾向。

6)钨在钢中的效果

①进步强度

②进步钢的高温强度。

③进步钢的抗氢功能。

④是使钢具有热硬性。因而钨是高速工具钢中的首要合金元素。

7)钒在钢中的效果

①热强性。

②钒能明显地改进普通低碳低合金钢的焊接功能。

8)钛在钢中的效果

①钛能改进钢的热强性，进步钢的抗蠕变功能及高温持久强度;

②并能进步钢在高温高压氢气中的安稳性。使钢在高压下对氢的安稳性高达600℃以上，在珠光体低合金钢中，钛可阻挠钼钢在高温下的石墨化现象。因而，钛是锅炉高温元件所用的热强钢中的重要合金元素之一。

9)铌在钢中的效果

①铌和碳、氮、氧都有极强的结合力，并与之构成相应的极为安稳的化合物，因而能细化晶粒，下降钢的过热敏感性和回火脆性。

②有极好的抗氢功能。

③铌能进步钢的热强性

10)硼在钢中的效果;

①进步钢的淬透性。

②进步钢的高温强度。强化晶界的效果。

11)铝在钢中的效果

①用作炼钢时的脱氧定氮剂，细化晶粒，按捺低碳钢的时效，改进钢在低温时的耐性，特别是下降了钢的脆性改变温度;

②进步钢的抗氧化功能。曾对铁铝合金的抗氧化性进行了较多的研讨;4%AI即可改变氧化皮的结构，参加6%A1可使钢在980C以下具有抗氧化性。当铝和铬合作并用时，其抗氧化功能有更大的进步。例如，含铁50%一55%、铬30%一35%、铝10%一15%的合金，在1400C高温时，仍具有相当好的抗氧化性。因为铝的这一效果，近年来，常把铝作为合金元素参加耐热钢中。

③此外，铝还能进步对硫化氢和V2O5，的抗腐蚀性。

缺陷：

①脱氧时如用铝量过多，将促进钢的石墨化倾向。

②当含铝较高时,其高温强度和耐性较低。