一.生鐵：

生鐵中除鐵外，還含有碳、矽、錳、磷和(hé / huò)硫等元素。這(zhè)些元素對生鐵的(de)功能均有必定的(de)影響。

碳(C)：在(zài)生鐵中以(yǐ)兩種形狀存在(zài)，一種是(shì)遊離碳(石墨)，首要(yào / yāo)存在(zài)于(yú)鑄造生鐵中，另一種是(shì)化合碳(碳化鐵)，首要(yào / yāo)存在(zài)于(yú)煉鋼生鐵中，碳化鐵硬而(ér)脆，塑性低，含量恰當可進步生鐵的(de)強度和(hé / huò)硬度，含量過多，則使生鐵難于(yú)削切加工，這(zhè)是(shì)煉鋼生鐵切削功能差的(de)原因。石墨很軟，強度低，它的(de)存在(zài)能添加生鐵的(de)鑄造功能。

矽(Si)：能促進生鐵中所含的(de)碳分離爲(wéi / wèi)石墨狀，能去氧，還能削減鑄件的(de)氣眼，能進步熔化生鐵的(de)流動性，下降鑄件的(de)縮短量，但含矽過多，也(yě)會使生鐵變硬變脆。

錳(Mn)：能溶于(yú)鐵素體和(hé / huò)滲碳體。在(zài)高爐煉制生鐵時(shí)，含錳量恰當，可進步生鐵的(de)鑄造功能和(hé / huò)削切功能，在(zài)高爐裏錳還可以(yǐ)和(hé / huò)有害雜質硫構成硫化錳，進入爐渣。

磷(P)：屬于(yú)有害元素，但磷可使鐵水的(de)流動性添加，這(zhè)是(shì)因爲(wéi / wèi)硫減低了(le／liǎo)生鐵熔點，所以(yǐ)在(zài)有的(de)制品内往往含磷量較高。然而(ér)磷的(de)存在(zài)又使鐵添加硬脆性，優良的(de)生鐵含磷量應少，有時(shí)爲(wéi / wèi)了(le／liǎo)要(yào / yāo)添加流動性，含磷量可達1.2%。

硫(S)：在(zài)生鐵中是(shì)有害元素，它促進鐵與碳的(de)結合，使鐵硬脆，并與鐵化合成低熔點的(de)硫化鐵，使生鐵産生熱脆性.減低鐵液的(de)流動性，顧含硫高的(de)生鐵不(bù)适于(yú)鑄造細件。鑄造生鐵中硫的(de)含量規則較多不(bù)得超越0.06%(車輪生鐵除外)。

二.鋼：

元素在(zài)鋼中的(de)效果

常存雜質元素對鋼材功能的(de)影響

鋼除含碳以(yǐ)外，還含有少數錳(Mn)、矽(Si)、硫(S)、磷(P)、氧(O)、氮(N)和(hé / huò)氫(H)等元素。這(zhè)些元素并非爲(wéi / wèi)改進鋼材質量有意參加的(de)，而(ér)是(shì)由礦石及冶煉過程中帶入的(de)，故稱爲(wéi / wèi)雜質元素。這(zhè)些雜質對鋼功能是(shì)有必定影響，爲(wéi / wèi)了(le／liǎo)确保鋼材的(de)質量，在(zài)國(guó)标準中對各類鋼的(de)化學成分都作了(le／liǎo)嚴格的(de)規則。

1)硫

硫來(lái)源于(yú)煉鋼的(de)礦石與燃料焦炭。它是(shì)鋼中的(de)一種有害元素。硫以(yǐ)硫化鐵(FeS)的(de)形狀存在(zài)于(yú)鋼中，FeS和(hé / huò)Fe構成低熔點(985℃)化合物。而(ér)鋼材的(de)熱加工溫度一般在(zài)1150～1200℃以(yǐ)上(shàng)，所以(yǐ)當鋼材熱加工時(shí)，因爲(wéi / wèi)FeS化合物的(de)過早熔化而(ér)導緻工件開裂，這(zhè)種現象稱爲(wéi / wèi)“熱脆”。含硫量愈高，熱脆現象愈嚴峻，故有必要(yào / yāo)對鋼中含硫量進行操控。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(yǐ)下。

2)磷

磷是(shì)由礦石帶入鋼中的(de)，一般說(shuō)磷也(yě)是(shì)有害元素。磷雖能使鋼材的(de)強度、硬度增高，但引起塑性、沖擊耐性明顯下降。特别是(shì)在(zài)低溫時(shí)，它使鋼材明顯變脆，這(zhè)種現象稱"冷脆"。冷脆使鋼材的(de)冷加工及焊接性變壞，含磷愈高，冷脆性愈大(dà)，故鋼中對含磷量操控較嚴。優質鋼：P<0.025%;優質鋼：P<0.04%;普通鋼：P<0.085%。

3)錳

錳是(shì)煉鋼時(shí)作爲(wéi / wèi)脫氧劑參加鋼中的(de)。因爲(wéi / wèi)錳可以(yǐ)與硫構成高熔點(1600℃)的(de)MnS，必定程度上(shàng)消除了(le／liǎo)硫的(de)有害效果。錳具有很好的(de)脫氧才能，可以(yǐ)與鋼中的(de)FeO成爲(wéi / wèi)MnO進入爐渣，從而(ér)改進鋼的(de)品質，特别是(shì)下降鋼的(de)脆性，進步鋼的(de)強度和(hé / huò)硬度。因而(ér)，錳在(zài)鋼中是(shì)一種有利元素。一般以(yǐ)爲(wéi / wèi)，鋼中含錳量在(zài)0.5%～0.8%以(yǐ)下時(shí)，把錳看成是(shì)常存雜質。技能條件中規則，優質碳素結構鋼中，正常含錳量是(shì)0.5%～0.8%;而(ér)較高含錳量的(de)結構鋼中，其量可達0.7%～1.2%。

4)矽

矽也(yě)是(shì)煉鋼時(shí)作爲(wéi / wèi)脫氧劑而(ér)參加鋼中的(de)元素。矽與鋼水中的(de)FeO能結成密度較小的(de)矽酸鹽爐渣而(ér)被除去，因而(ér)矽是(shì)一種有利的(de)元素。矽在(zài)鋼中溶于(yú)鐵素體内使鋼的(de)強度、硬度添加，塑性、耐性下降。鎮靜鋼中的(de)含矽量通常在(zài)0.1%～0.37%，沸騰鋼中隻含有0.03%～0.07%。因爲(wéi / wèi)鋼中矽含量一般不(bù)超越0.5%，對鋼功能影響不(bù)大(dà)。

5)氧

氧在(zài)鋼中是(shì)有害元素。它是(shì)在(zài)煉鋼過程中自然進入鋼中的(de)，盡管在(zài)煉鋼晚期要(yào / yāo)參加錳、矽、鐵和(hé / huò)鋁進行脫氧，但不(bù)可能除盡。氧在(zài)鋼中以(yǐ)FeO、MnO、SiO2、Al2O3等夾雜方式，使鋼的(de)強度、塑性下降。尤其是(shì)對疲勞強度、沖擊耐性等有嚴峻影響。

6)氮鐵素體溶解氮的(de)才能很低。當鋼中溶有過飽和(hé / huò)的(de)氮，在(zài)放置較長一段時(shí)間後或随後在(zài)200～300℃加熱會産生氮以(yǐ)氮化物方式的(de)析出(chū)，并使鋼的(de)硬度、強度進步，塑性下降，産生時(shí)效。鋼液中參加Al、Ti或V進行固氮處理，使氮固定在(zài)AlN、TiN或VN中，可消除時(shí)效傾向。

7)氫

鋼中溶有氫會引起鋼的(de)氫脆、白點等缺陷。白點常在(zài)軋制的(de)厚闆、大(dà)鍛件中發現，在(zài)縱斷面中可看到(dào)圓形或橢圓形的(de)白色斑駁;在(zài)橫斷面上(shàng)則是(shì)細長的(de)發絲狀裂紋。鍛件中有了(le／liǎo)白點，使用時(shí)會産生突然斷裂，造成意外事故。因而(ér)，化工容器用鋼，不(bù)允許有白點存在(zài)。氫産生白點冷裂的(de)首要(yào / yāo)原因是(shì)因爲(wéi / wèi)高溫奧氏體冷至較低溫時(shí)，氫在(zài)鋼中的(de)溶解度急劇下降。當冷卻較快時(shí)，氫原子(zǐ)來(lái)不(bù)及分散到(dào)鋼的(de)外表而(ér)逸出(chū)，在(zài)鋼中的(de)一些缺陷處由原子(zǐ)狀況的(de)氫變成分子(zǐ)狀況的(de)氫。氫分子(zǐ)在(zài)不(bù)能分散的(de)條件下在(zài)局部地(dì / de)區産生很大(dà)壓力，這(zhè)壓力超越了(le／liǎo)鋼的(de)強度極限而(ér)在(zài)該處構成裂紋，即白點。

三.合金鋼

合金鋼中元素的(de)效果

爲(wéi / wèi)了(le／liǎo)合金化而(ér)參加的(de)合金元素，較常用的(de)有矽、錳、鉻、鎳、钼、鎢、釩，钛，铌、硼、鋁等。現分别說(shuō)明它們在(zài)鋼中的(de)效果。

1)矽

①進步鋼中固溶體的(de)強度和(hé / huò)冷加工硬化程度使鋼的(de)耐性和(hé / huò)塑性下降;

②矽能明顯地(dì / de)進步鋼的(de)彈性極限、屈從極限和(hé / huò)屈強比;

③耐腐蝕性。矽的(de)質量分數爲(wéi / wèi)15%一20%的(de)高矽鑄鐵，是(shì)很好的(de)耐酸資料。含有矽的(de)鋼在(zài)氧化氣氛中加熱時(shí)，外表也(yě)将構成一層SiO2薄膜，從而(ér)進步鋼在(zài)高溫時(shí)的(de)抗氧化性。

缺陷：使鋼的(de)焊接功能惡化。

2)錳

①錳能進步鋼的(de)淬透性。

②錳對進步低碳和(hé / huò)中碳珠光體鋼的(de)強度有明顯的(de)效果。

③錳對鋼的(de)高溫瞬時(shí)強度有所進步。

缺陷：

①含錳較高時(shí)，有較明顯的(de)回火脆性現象;

②錳有促進晶粒長大(dà)的(de)效果，因而(ér)錳鋼對過熱較敏感t在(zài)熱處理工藝上(shàng)有必要(yào / yāo)留意。這(zhè)種缺陷可用參加細化晶粒元素如钼、釩、钛等來(lái)克服：

③當錳的(de)質量分數超越1%時(shí)，會使鋼的(de)焊接功能變壞

3)鉻在(zài)鋼中的(de)效果

①鉻可進步鋼的(de)強度和(hé / huò)硬度。

②鉻可進步鋼的(de)高溫機械功能。

③使鋼具有傑出(chū)的(de)抗腐蝕性和(hé / huò)抗氧化性

④阻撓石墨化

⑤進步淬透性。

缺陷：

①是(shì)明顯進步鋼的(de)脆性改變溫度

②鉻能促進鋼的(de)回火脆性。

4)鎳在(zài)鋼中的(de)效果

①可進步鋼的(de)強度而(ér)不(bù)明顯下降其耐性;

②鎳可下降鋼的(de)脆性改變溫度，即可進步鋼的(de)低溫耐性;

③改進鋼的(de)加工性和(hé / huò)可焊性;

④鎳可以(yǐ)進步鋼的(de)抗腐蝕才能，不(bù)隻能耐酸，而(ér)且能抗堿和(hé / huò)大(dà)氣的(de)腐蝕。

5)钼在(zài)鋼中的(de)效果

①钼對鐵素體有固溶強化效果。

②進步鋼熱強性

③抗氫腐蝕的(de)效果。

④進步鋼的(de)淬透性。

缺陷：

钼的(de)首要(yào / yāo)不(bù)良效果是(shì)它能使低合金钼鋼産生石墨化的(de)傾向。

6)鎢在(zài)鋼中的(de)效果

①進步強度

②進步鋼的(de)高溫強度。

③進步鋼的(de)抗氫功能。

④是(shì)使鋼具有熱硬性。因而(ér)鎢是(shì)高速工具鋼中的(de)首要(yào / yāo)合金元素。

7)釩在(zài)鋼中的(de)效果

①熱強性。

②釩能明顯地(dì / de)改進普通低碳低合金鋼的(de)焊接功能。

8)钛在(zài)鋼中的(de)效果

①钛能改進鋼的(de)熱強性，進步鋼的(de)抗蠕變功能及高溫持久強度;

②并能進步鋼在(zài)高溫高壓氫氣中的(de)安穩性。使鋼在(zài)高壓下對氫的(de)安穩性高達600℃以(yǐ)上(shàng)，在(zài)珠光體低合金鋼中，钛可阻撓钼鋼在(zài)高溫下的(de)石墨化現象。因而(ér)，钛是(shì)鍋爐高溫元件所用的(de)熱強鋼中的(de)重要(yào / yāo)合金元素之(zhī)一。

9)铌在(zài)鋼中的(de)效果

①铌和(hé / huò)碳、氮、氧都有極強的(de)結合力，并與之(zhī)構成相應的(de)極爲(wéi / wèi)安穩的(de)化合物，因而(ér)能細化晶粒，下降鋼的(de)過熱敏感性和(hé / huò)回火脆性。

②有極好的(de)抗氫功能。

③铌能進步鋼的(de)熱強性

10)硼在(zài)鋼中的(de)效果;

①進步鋼的(de)淬透性。

②進步鋼的(de)高溫強度。強化晶界的(de)效果。

11)鋁在(zài)鋼中的(de)效果

①用作煉鋼時(shí)的(de)脫氧定氮劑，細化晶粒，按捺低碳鋼的(de)時(shí)效，改進鋼在(zài)低溫時(shí)的(de)耐性，特别是(shì)下降了(le／liǎo)鋼的(de)脆性改變溫度;

②進步鋼的(de)抗氧化功能。曾對鐵鋁合金的(de)抗氧化性進行了(le／liǎo)較多的(de)研讨;4%AI即可改變氧化皮的(de)結構，參加6%A1可使鋼在(zài)980C以(yǐ)下具有抗氧化性。當鋁和(hé / huò)鉻合作并用時(shí)，其抗氧化功能有更大(dà)的(de)進步。例如，含鐵50%一55%、鉻30%一35%、鋁10%一15%的(de)合金，在(zài)1400C高溫時(shí)，仍具有相當好的(de)抗氧化性。因爲(wéi / wèi)鋁的(de)這(zhè)一效果，近年來(lái)，常把鋁作爲(wéi / wèi)合金元素參加耐熱鋼中。

③此外，鋁還能進步對硫化氫和(hé / huò)V2O5，的(de)抗腐蝕性。

缺陷：

①脫氧時(shí)如用鋁量過多，将促進鋼的(de)石墨化傾向。

②當含鋁較高時(shí),其高溫強度和(hé / huò)耐性較低。