一.生鐵：

生鐵中除鐵外，還含有碳、硅、錳、磷和硫等元素。這些元素對(duì)生鐵的功能均有必定的影響。

碳(C)：在生鐵中以兩種形狀存在，一種是游離碳(石墨)，首要存在于鑄造生鐵中，另一種是化合碳(碳化鐵)，首要存在于煉鋼生鐵中，碳化鐵硬而脆，塑性低，含量恰當(dāng)可進(jìn)步生鐵的強(qiáng)度和硬度，含量過(guò)多，則使生鐵難于削切加工，這是煉鋼生鐵切削功能差的原因。石墨很軟，強(qiáng)度低，它的存在能添加生鐵的鑄造功能。

硅(Si)：能促進(jìn)生鐵中所含的碳分離為石墨狀，能去氧，還能削減鑄件的氣眼，能進(jìn)步熔化生鐵的流動(dòng)性，下降鑄件的縮短量，但含硅過(guò)多，也會(huì)使生鐵變硬變脆。

錳(Mn)：能溶于鐵素體和滲碳體。在高爐煉制生鐵時(shí)，含錳量恰當(dāng)，可進(jìn)步生鐵的鑄造功能和削切功能，在高爐里錳還可以和有害雜質(zhì)硫構(gòu)成硫化錳，進(jìn)入爐渣。

磷(P)：屬于有害元素，但磷可使鐵水的流動(dòng)性添加，這是因?yàn)榱驕p低了生鐵熔點(diǎn)，所以在有的制品內(nèi)往往含磷量較高。然而磷的存在又使鐵添加硬脆性，優(yōu)良的生鐵含磷量應(yīng)少，有時(shí)為了要添加流動(dòng)性，含磷量可達(dá)1.2%。

硫(S)：在生鐵中是有害元素，它促進(jìn)鐵與碳的結(jié)合，使鐵硬脆，并與鐵化合成低熔點(diǎn)的硫化鐵，使生鐵產(chǎn)生熱脆性.減低鐵液的流動(dòng)性，顧含硫高的生鐵不適于鑄造細(xì)件。鑄造生鐵中硫的含量規(guī)則較多不得超越0.06%(車(chē)輪生鐵除外)。

二.鋼：

元素在鋼中的效果

常存雜質(zhì)元素對(duì)鋼材功能的影響

鋼除含碳以外，還含有少數(shù)錳(Mn)、硅(Si)、硫(S)、磷(P)、氧(O)、氮(N)和氫(H)等元素。這些元素并非為改進(jìn)鋼材質(zhì)量有意參加的，而是由礦石及冶煉過(guò)程中帶入的，故稱為雜質(zhì)元素。這些雜質(zhì)對(duì)鋼功能是有必定影響，為了確保鋼材的質(zhì)量，在國(guó)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)各類(lèi)鋼的化學(xué)成分都作了嚴(yán)格的規(guī)則。

1)硫

硫來(lái)源于煉鋼的礦石與燃料焦炭。它是鋼中的一種有害元素。硫以硫化鐵(FeS)的形狀存在于鋼中，F(xiàn)eS和Fe構(gòu)成低熔點(diǎn)(985℃)化合物。而鋼材的熱加工溫度一般在1150～1200℃以上，所以當(dāng)鋼材熱加工時(shí)，因?yàn)镕eS化合物的過(guò)早熔化而導(dǎo)致工件開(kāi)裂，這種現(xiàn)象稱為“熱脆”。含硫量愈高，熱脆現(xiàn)象愈嚴(yán)峻，故有必要對(duì)鋼中含硫量進(jìn)行操控。優(yōu)質(zhì)鋼：S<0.02%～0.03%;優(yōu)質(zhì)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，一般說(shuō)磷也是有害元素。磷雖能使鋼材的強(qiáng)度、硬度增高，但引起塑性、沖擊耐性明顯下降。特別是在低溫時(shí)，它使鋼材明顯變脆，這種現(xiàn)象稱"冷脆"。冷脆使鋼材的冷加工及焊接性變壞，含磷愈高，冷脆性愈大，故鋼中對(duì)含磷量操控較嚴(yán)。優(yōu)質(zhì)鋼：P<0.025%;優(yōu)質(zhì)鋼：P<0.04%;普通鋼：P<0.085%。

3)錳

錳是煉鋼時(shí)作為脫氧劑參加鋼中的。因?yàn)殄i可以與硫構(gòu)成高熔點(diǎn)(1600℃)的MnS，必定程度上消除了硫的有害效果。錳具有很好的脫氧才能，可以與鋼中的FeO成為MnO進(jìn)入爐渣，從而改進(jìn)鋼的品質(zhì)，特別是下降鋼的脆性，進(jìn)步鋼的強(qiáng)度和硬度。因而，錳在鋼中是一種有利元素。一般以為，鋼中含錳量在0.5%～0.8%以下時(shí)，把錳看成是常存雜質(zhì)。技能條件中規(guī)則，優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼中，正常含錳量是0.5%～0.8%;而較高含錳量的結(jié)構(gòu)鋼中，其量可達(dá)0.7%～1.2%。

4)硅

硅也是煉鋼時(shí)作為脫氧劑而參加鋼中的元素。硅與鋼水中的FeO能結(jié)成密度較小的硅酸鹽爐渣而被除去，因而硅是一種有利的元素。硅在鋼中溶于鐵素體內(nèi)使鋼的強(qiáng)度、硬度添加，塑性、耐性下降。鎮(zhèn)靜鋼中的含硅量通常在0.1%～0.37%，沸騰鋼中只含有0.03%～0.07%。因?yàn)殇撝泄韬恳话悴怀?.5%，對(duì)鋼功能影響不大。

5)氧

氧在鋼中是有害元素。它是在煉鋼過(guò)程中自然進(jìn)入鋼中的，盡管在煉鋼晚期要參加錳、硅、鐵和鋁進(jìn)行脫氧，但不可能除盡。氧在鋼中以FeO、MnO、SiO2、Al2O3等夾雜方式，使鋼的強(qiáng)度、塑性下降。尤其是對(duì)疲勞強(qiáng)度、沖擊耐性等有嚴(yán)峻影響。

6)氮鐵素體溶解氮的才能很低。當(dāng)鋼中溶有過(guò)飽和的氮，在放置較長(zhǎng)一段時(shí)間后或隨后在200～300℃加熱會(huì)產(chǎn)生氮以氮化物方式的析出，并使鋼的硬度、強(qiáng)度進(jìn)步，塑性下降，產(chǎn)生時(shí)效。鋼液中參加Al、Ti或V進(jìn)行固氮處理，使氮固定在AlN、TiN或VN中，可消除時(shí)效傾向。

7)氫

鋼中溶有氫會(huì)引起鋼的氫脆、白點(diǎn)等缺陷。白點(diǎn)常在軋制的厚板、大鍛件中發(fā)現(xiàn)，在縱斷面中可看到圓形或橢圓形的白色斑駁;在橫斷面上則是細(xì)長(zhǎng)的發(fā)絲狀裂紋。鍛件中有了白點(diǎn)，使用時(shí)會(huì)產(chǎn)生突然斷裂，造成意外事故。因而，化工容器用鋼，不允許有白點(diǎn)存在。氫產(chǎn)生白點(diǎn)冷裂的首要原因是因?yàn)楦邷貖W氏體冷至較低溫時(shí)，氫在鋼中的溶解度急劇下降。當(dāng)冷卻較快時(shí)，氫原子來(lái)不及分散到鋼的外表而逸出，在鋼中的一些缺陷處由原子狀況的氫變成分子狀況的氫。氫分子在不能分散的條件下在局部地區(qū)產(chǎn)生很大壓力，這壓力超越了鋼的強(qiáng)度極限而在該處構(gòu)成裂紋，即白點(diǎn)。

三.合金鋼

合金鋼中元素的效果

為了合金化而參加的合金元素，較常用的有硅、錳、鉻、鎳、鉬、鎢、釩，鈦，鈮、硼、鋁等?，F(xiàn)分別說(shuō)明它們?cè)阡撝械男Ч?

1)硅

①進(jìn)步鋼中固溶體的強(qiáng)度和冷加工硬化程度使鋼的耐性和塑性下降;

②硅能明顯地進(jìn)步鋼的彈性極限、屈從極限和屈強(qiáng)比;

③耐腐蝕性。硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%一20%的高硅鑄鐵，是很好的耐酸資料。含有硅的鋼在氧化氣氛中加熱時(shí)，外表也將構(gòu)成一層SiO2薄膜，從而進(jìn)步鋼在高溫時(shí)的抗氧化性。

缺陷：使鋼的焊接功能惡化。

2)錳

①錳能進(jìn)步鋼的淬透性。

②錳對(duì)進(jìn)步低碳和中碳珠光體鋼的強(qiáng)度有明顯的效果。

③錳對(duì)鋼的高溫瞬時(shí)強(qiáng)度有所進(jìn)步。

缺陷：

①含錳較高時(shí)，有較明顯的回火脆性現(xiàn)象;

②錳有促進(jìn)晶粒長(zhǎng)大的效果，因而錳鋼對(duì)過(guò)熱較敏感t在熱處理工藝上有必要留意。這種缺陷可用參加細(xì)化晶粒元素如鉬、釩、鈦等來(lái)克服：

③當(dāng)錳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)超越1%時(shí)，會(huì)使鋼的焊接功能變壞

3)鉻在鋼中的效果

①鉻可進(jìn)步鋼的強(qiáng)度和硬度。

②鉻可進(jìn)步鋼的高溫機(jī)械功能。

③使鋼具有杰出的抗腐蝕性和抗氧化性

④阻撓石墨化

⑤進(jìn)步淬透性。

缺陷：

①是明顯進(jìn)步鋼的脆性改變溫度

②鉻能促進(jìn)鋼的回火脆性。

4)鎳在鋼中的效果

①可進(jìn)步鋼的強(qiáng)度而不明顯下降其耐性;

②鎳可下降鋼的脆性改變溫度，即可進(jìn)步鋼的低溫耐性;

③改進(jìn)鋼的加工性和可焊性;

④鎳可以進(jìn)步鋼的抗腐蝕才能，不只能耐酸，而且能抗堿和大氣的腐蝕。

5)鉬在鋼中的效果

①鉬對(duì)鐵素體有固溶強(qiáng)化效果。

②進(jìn)步鋼熱強(qiáng)性

③抗氫腐蝕的效果。

④進(jìn)步鋼的淬透性。

缺陷：

鉬的首要不良效果是它能使低合金鉬鋼產(chǎn)生石墨化的傾向。

6)鎢在鋼中的效果

①進(jìn)步強(qiáng)度

②進(jìn)步鋼的高溫強(qiáng)度。

③進(jìn)步鋼的抗氫功能。

④是使鋼具有熱硬性。因而鎢是高速工具鋼中的首要合金元素。

7)釩在鋼中的效果

①熱強(qiáng)性。

②釩能明顯地改進(jìn)普通低碳低合金鋼的焊接功能。

8)鈦在鋼中的效果

①鈦能改進(jìn)鋼的熱強(qiáng)性，進(jìn)步鋼的抗蠕變功能及高溫持久強(qiáng)度;

②并能進(jìn)步鋼在高溫高壓氫氣中的安穩(wěn)性。使鋼在高壓下對(duì)氫的安穩(wěn)性高達(dá)600℃以上，在珠光體低合金鋼中，鈦可阻撓鉬鋼在高溫下的石墨化現(xiàn)象。因而，鈦是鍋爐高溫元件所用的熱強(qiáng)鋼中的重要合金元素之一。

9)鈮在鋼中的效果

①鈮和碳、氮、氧都有極強(qiáng)的結(jié)合力，并與之構(gòu)成相應(yīng)的極為安穩(wěn)的化合物，因而能細(xì)化晶粒，下降鋼的過(guò)熱敏感性和回火脆性。

②有極好的抗氫功能。

③鈮能進(jìn)步鋼的熱強(qiáng)性

10)硼在鋼中的效果;

①進(jìn)步鋼的淬透性。

②進(jìn)步鋼的高溫強(qiáng)度。強(qiáng)化晶界的效果。

11)鋁在鋼中的效果

①用作煉鋼時(shí)的脫氧定氮?jiǎng)?，?xì)化晶粒，按捺低碳鋼的時(shí)效，改進(jìn)鋼在低溫時(shí)的耐性，特別是下降了鋼的脆性改變溫度;

②進(jìn)步鋼的抗氧化功能。曾對(duì)鐵鋁合金的抗氧化性進(jìn)行了較多的研討;4%AI即可改變氧化皮的結(jié)構(gòu)，參加6%A1可使鋼在980C以下具有抗氧化性。當(dāng)鋁和鉻合作并用時(shí)，其抗氧化功能有更大的進(jìn)步。例如，含鐵50%一55%、鉻30%一35%、鋁10%一15%的合金，在1400C高溫時(shí)，仍具有相當(dāng)好的抗氧化性。因?yàn)殇X的這一效果，近年來(lái)，常把鋁作為合金元素參加耐熱鋼中。

③此外，鋁還能進(jìn)步對(duì)硫化氫和V2O5，的抗腐蝕性。

缺陷：

①脫氧時(shí)如用鋁量過(guò)多，將促進(jìn)鋼的石墨化傾向。

②當(dāng)含鋁較高時(shí),其高溫強(qiáng)度和耐性較低。