碳（C）

鋼中碳含量對(duì)于冶煉、軋制和熱處理的溫度制度均有極大影響。碳含量在   0.25% 以下的低鋼塑性很好，沒(méi)有淬硬傾向，焊接性也好。碳含量為 0.25% ～0.60% 的中碳鋼綜合性能良好(即強(qiáng)韌性均好)，碳含量≥0.60%屬高碳鋼，硬度高、望性差。碳在軸承鋼和工、模具鋼中，形成多種高硬度碳化物?？商岣咪摰挠捕群湍湍バ?。

硅（Si）

硅在煉鋼過(guò)程中是主要的還原劑和脫氧劑，鎮(zhèn)靜鋼一般含有 0.15%～0.30% 的硅。在室溫下鋼中的硅能溶于鐵素體，對(duì)鋼有一定的強(qiáng)化作用。如果鋼中硅含量超過(guò) 0.50% ～0.60%，可顯著提高鋼的彈性極限、屈服點(diǎn)和抗拉強(qiáng)度，故可被用于彈簧鋼。硅和鉬、鎢、鉻等結(jié)合，有提高抗腐蝕性和抗氧化的作用，能用以制造耐熱鋼。硅含量1% ～4% 的低碳鋼，具有極高的磁導(dǎo)率，是電工硅鋼片的原料。硅含量較高時(shí)，易導(dǎo)致冷脆，存在于中碳鋼和高碳鋼里回火時(shí)易產(chǎn)生石墨化。

錳（Mn）

錳在碳素結(jié)構(gòu)鋼中的含量為0.50% ～1.50%，在優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼中為0.20% ～1.20%。是主要脫氧、除硫元素。對(duì)于鎮(zhèn)靜鋼來(lái)說(shuō)，錳可以提高硅和鋁的脫氧能力，鋼中的錳形成的氧化物有部分可與確結(jié)合而生成球形，高熔點(diǎn)的硫化錳，它在高溫下具有一定塑造性，從而可減輕硫所造成的熱脆性，在一定程度上可消除硫在鋼中的有害影響。另一部分錳溶于鐵素體引起固溶強(qiáng)化，使鋼在軋后冷卻時(shí)得到比較細(xì)且強(qiáng)度較高的珠光體，可提高鋼熱軋后的硬度和強(qiáng)度，對(duì)斷面收縮率(Z) 和沖擊韌性(Akv)略有影響。錳是一種強(qiáng)烈擴(kuò)大γ相區(qū)的元素，可用于高錳奧氏體耐磨鋼、高強(qiáng)度無(wú)磁鋼、奧氏體不銹鋼和耐磨鋼。

磷（P）

磷隨原料進(jìn)入鋼中，磷有極強(qiáng)的固溶強(qiáng)化作用，能全部溶于鐵素體中，使鋼的強(qiáng)度、硬度增加，而顯著降低其塑性和韌性。這種脆化現(xiàn)象在低溫時(shí)更為嚴(yán)重，稱(chēng)“冷脆”。特別是磷在結(jié)晶過(guò)程中，由于容易產(chǎn)生晶內(nèi)偏析，使局部磷含量偏高，致使冷脆轉(zhuǎn)變溫度升高，危害更大。此外，磷的偏析還使鋼材在熱軋后形成帶狀組織。在鋼中要盡量降低磷的含量(一般鋼小于 0.045，優(yōu)質(zhì)鋼則要求瞬量更低)。在一定條件下，磷與銅的共同使用會(huì)提高低合金高強(qiáng)度鋼的耐大氣腐蝕性能。

硫（S）

硫是隨原料及燃料進(jìn)人鋼中的。在固態(tài)下，鋼中的硫以 FeS 的形態(tài)存在，其溶解度極小，由于FeS的塑性差，使含硫較高的鋼脆性大。尤其是FeS 與Fe可形成低熔點(diǎn)的共晶體分布在奧氏體的晶界上，當(dāng)鋼加熱到1200℃   進(jìn)行壓力加工時(shí)，由于晶界處共晶體溶化，晶粒間結(jié)合被破壞，使鋼材在加工過(guò)程中沿晶界開(kāi)裂，這種現(xiàn)象稱(chēng)為“熱脆”。為了消除硫的有害作用，要嚴(yán)格限制硫的含量，并適當(dāng)增加鋼中錳含量。通常情況下硫被認(rèn)為是有害成分，但硫含量較多的鋼，因?yàn)槟苄纬奢^多的 MnS，在切削加工中，能起潤(rùn)滑和斷屑作用，可改善鋼的切削加工性，所以是易切削鋼的常用添加劑。

鉻（Cr）

鉻是貴重金屬，它有固溶強(qiáng)化的作用，使鋼具有熱硬性，能提高高溫性能、抗氧化性和耐腐蝕性，是高溫合金及超硬高速鋼的重要合金元素。

在結(jié)構(gòu)鋼和工具鋼中，鉻能顯著提高強(qiáng)度、硬度和耐磨性，但會(huì)降低塑性和韌性。能提高鋼的抗氧化性和耐腐蝕性，因而也是不銹鋼、耐熱鋼的重要合金元素。

鎳（Ni）

鎳對(duì)酸堿有較高的耐腐蝕能力，在高溫下有防銹和耐熱能力，但價(jià)格昂貴，是我國(guó)的稀缺資源，常在高級(jí)合金鋼中與鉻、鉬聯(lián)合使用，為熱強(qiáng)鋼及不銹鋼以及高溫合金的主要合金元素。鎳能提高鋼的強(qiáng)度并保持良好的塑性和韌性。

銅（Cu）

銅含量高時(shí)，對(duì)熱變形加工不利，如超過(guò)0.3%，在熱變形加工時(shí)會(huì)導(dǎo)致高溫銅脆現(xiàn)象，含量高于0.75% 時(shí)，經(jīng)固溶處理和時(shí)效后可產(chǎn)生時(shí)效強(qiáng)化作用。在低碳合金鋼中，特別是銅與磷同時(shí)存在，可提高鋼的抗大氣腐蝕性，2% -3% 的銅在不鋼中可提高對(duì)硫酸、磷酸及鹽酸的抗腐蝕能。

鎢（W）

鎢熔點(diǎn)高，密度大，是中國(guó)儲(chǔ)量豐富的合金。鎢與碳形成碳化鎢有很高的硬度和耐磨性。在工具鋼里加鎢，可顯著提高紅硬性和熱強(qiáng)性，適宜制造工、模具鋼及硬質(zhì)合金等

鉬（Mo）

鉬能使鋼的晶粒細(xì)化，提高淬透性和熱強(qiáng)性能，在高溫時(shí)保持足夠的強(qiáng)度和抗蠕變能力。結(jié)構(gòu)鋼中加人鉬，能提高力學(xué)性能，還可以抑制合金鋼由于回火而引起的脆性，在工具鋼中可提高紅硬性、耐磨性。

釩（V）

釩固溶于鐵素體中產(chǎn)生極強(qiáng)的固溶強(qiáng)化作用，可以細(xì)化晶粒，釩固溶于奧氏體中可提高鋼的淬透性，提高低溫沖擊韌性。但化合狀態(tài)存在的釩，會(huì)降低鋼的淬透性、增加鋼的回火穩(wěn)定性，并有很強(qiáng)的二次硬化作用。碳化釩是一種硬度極高、耐磨性極好的金屬硬化物，可明顯提高工具鋼的壽命，提高鋼的蠕變和持久強(qiáng)度。

鈦（Ti）

鈦是鋼的強(qiáng)脫氧劑，它能使鋼的內(nèi)部組織致密，細(xì)化晶粒，降低時(shí)效敏感性和冷脆性。鈦的固溶強(qiáng)化作用強(qiáng)，固溶于奧氏體中提高鋼的淬透性，但又會(huì)降低固溶體的韌性。鈦化合物會(huì)降低鋼的淬透性、改善回火穩(wěn)定性并有二次硬化作用。能提高耐熱鋼的抗氧化性和熱強(qiáng)性、蠕變和持久強(qiáng)度，對(duì)于改善鋼的焊接性有良好的作用。

鈮（Nb）

近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的微合金鋼（合金元素含量小于0.1%的鋼），主要使用鈮、釩、鈦為合金元素，其中鈮對(duì)于提高鋼的強(qiáng)度有突出的作用。它的特點(diǎn)是能與碳、氮結(jié)合成氮化物和碳氮化物。這些化合物在高溫下溶解，在低溫下析出。其作用是加熱時(shí)阻礙原始奧氏體晶粒長(zhǎng)大、在軋制過(guò)程中抑制再結(jié)晶及再結(jié)晶后的晶粒長(zhǎng)大，在低溫時(shí)析出起強(qiáng)化的作用。微合金鋼所加人的微量元素能提高強(qiáng)度，但必須采用控軋工藝進(jìn)行壓力加工，否則韌性反而變壞。這是因?yàn)榭剀埞に嚳墒咕Я＜?xì)化，從面抵消因析出強(qiáng)化而引起的韌性惡化。

鋁（Al）

鋁是化學(xué)性質(zhì)極為活潑的元素之一，和氧、氮都有很強(qiáng)的親和力。為了脫氧，煉鋼通常都要加人鋁。它可以細(xì)化晶粒、阻抑低碳鋼的時(shí)效，提高鋼在低溫下的韌性，當(dāng)被用作合金元素時(shí)能提高鋼的抗氧化性，也可用以改善鋼的電磁性能、提高滲氮鋼的耐磨性和疲勞強(qiáng)度。因此被廣泛應(yīng)用于滲氮鋼、耐熱不起皮鋼、磁鋼、電熱合金中。

硼（B）

硼是化學(xué)性質(zhì)極為活潑的元素之一，和氮、氧、碳都有很強(qiáng)的親和力，加入鋼中主要是為提高淬透性，在 300～400℃進(jìn)行回火能提高沖擊性，常用來(lái)生產(chǎn)齒輪鋼、彈簧鋼、耐熱鋼等。但用于高碳鋼或鋼中的殘余氧含量高時(shí)，會(huì)影響其應(yīng)有的作用。

氮（N）

鋼中的氮來(lái)自爐料，在冶煉、澆鑄時(shí)鋼液從爐氣和大氣中會(huì)吸收氮。氮引起碳鋼的淬火和形變時(shí)效從而對(duì)碳鋼的性能發(fā)生顯善的影響。由于氮的時(shí)效作用，鋼的硬度、強(qiáng)度雖然有所提高，但是塑性和韌性卻會(huì)降低，特別是在形變時(shí)效的情況下，塑性和韌性的降低很顯著。對(duì)于普通低合金鋼來(lái)說(shuō)，時(shí)效現(xiàn)象是有害的，因而，氮被視為有害元素。

但應(yīng)用于某些細(xì)晶粒鋼及含釩、鈮鋼，超級(jí)不銹鋼時(shí)，則由于氮化物有強(qiáng)化和細(xì)化晶粒的作用，因此近年來(lái)又發(fā)現(xiàn)了它的有益作用。另外，作為合金元素，氮被用在一些不銹耐酸鋼中以及氮化處理中，氮化處理能使機(jī)器零件獲得極好的綜合力學(xué)性能，延長(zhǎng)零件的使用壽命，所以氮化處理是工具鋼用來(lái)提高硬度的一種方法。

鉛（Pb）

鉛的熔點(diǎn)很低，在鋼中以低熔點(diǎn)的細(xì)小金屬顆粒形態(tài)分布于晶界，造成脆性，對(duì)于一般鋼而言它是有害元索。然而用以制造鉛易切鋼時(shí)，由于鉛會(huì)附著于硫化物的周?chē)?，?dāng)切削時(shí)熔融鉛滲出，起潤(rùn)滑和斷屑作用，減少纏繞刀具;而且，在提高鋼的切削性的同時(shí)它對(duì)常溫力學(xué)性能的影響不大。

稀土（Re）

稀土元素是指元素周期表中原子序數(shù)為57 ~71 的15個(gè)鑭系元素，以及釔、鈧在內(nèi)的共17個(gè)元素。稀土元素可以改善鋼的鑄態(tài)組織，改變鋼中夾雜物的組成、形態(tài)、分布和性質(zhì)，從而改善鋼的各種性能，如韌性、焊接性、冷加工性能，并可以提高抗氧化性、高溫強(qiáng)度及蠕變強(qiáng)度，增加耐腐蝕性。

氫（H）

鋼中的氫是由含水或銹蝕的爐料帶入的，或者從含有水蒸氣的空氣中吸收得到的。氫對(duì)鋼的危害很大，會(huì)引起“氫脆”，即在低于鋼材許用應(yīng)力的情況下，經(jīng)一定的運(yùn)行時(shí)間后，鋼材在無(wú)任何預(yù)兆的情況下會(huì)突然斷裂，造成災(zāi)難性的后果；也會(huì)造成鋼材內(nèi)部產(chǎn)生大量細(xì)微裂紋——白點(diǎn)，即在鋼的橫斷面上出現(xiàn)光滑的銀白色斑點(diǎn)，在酸洗后的縱斷面上呈現(xiàn)發(fā)絲樣的裂紋。這種發(fā)紋使鋼材的伸長(zhǎng)率斷面收縮率和沖擊韌性顯著下降，這類(lèi)缺陷常發(fā)生在合金鋼中，危害嚴(yán)重。

氧（O）

氧在鋼中的溶解度很低，幾乎全部以氧化物夾雜形式存在于鋼中，如 Fe0、AL2O3、MnO、CaO、MgO等。除此之外，鋼中還存在 FeS、MnS、硅酸鹽、氮化物及磷化物等。這些夾雜物破壞了鋼基體的連續(xù)性，在靜載荷和動(dòng)載荷的情況下都會(huì)成為裂紋源。這些非金屬夾雜物的各種狀態(tài)不同程度地影響鋼的塑性、韌性、疲勞強(qiáng)度和抗腐蝕的性能。