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元素名称
对钢材性能的主要影响
碳（C）
钢中的碳含量对冶炼、轧制和热处理的温度制度有很大影响。 含碳量在0.25%以下的低钢，塑性好，无硬化倾向，焊接性良好。 含碳量为0.25%～0.60%的中碳钢具有良好的综合性能（即良好的强度和韧性）。 含碳量≥0.60%为高碳钢，硬度高，耐久性差。 碳在轴承钢和工模具钢中形成多种高硬度碳化物。 可提高钢的硬度和耐磨性。
硅（Si）
硅是炼钢过程中的主要还原剂和脱氧剂。 镇静钢一般含硅0.15%～0.30%。 钢中的硅在常温下能溶解在铁素体中，对钢有一定的强化作用。 如果钢中硅含量超过0.50%～0.60%，则可显着提高钢的弹性极限、屈服点和抗拉强度，因此可用于弹簧钢。 硅与钼、钨、铬等结合，可提高耐蚀性和抗氧化性，可用于制造耐热钢。 含硅量1%～4%的低碳钢具有极高的导磁率，是电工硅钢片的原材料。 硅含量较高时，易产生冷脆性，中碳钢、高碳钢回火时易产生石墨化。
锰（Mn）
锰的含量在碳素结构钢中为0.50%～1.50%，优质碳素结构钢中为0.20%～1.20%。 是主要的脱氧、脱硫元素。 对于镇静钢来说，锰可以提高硅、铝的脱氧能力。 钢中锰形成的一些氧化物可与铁结合形成球状、高熔点的硫化锰，在高温下具有一定的塑性，因而可以降低硫引起的热脆性，消除其有害影响。钢中的硫有一定的含量。 另一部分锰溶解在铁素体中，引起固溶强化，使钢材在轧后冷却时，得到较细小、高强度的珠光体，可提高热轧后钢材的硬度和强度，对面积收缩率（Z）有显着影响，冲击韧性（Akv）受到轻微影响。 锰是强烈扩大γ相区的元素，可用于高锰奥氏体耐磨钢、高强度无磁钢、奥氏体不锈钢和耐磨钢。
磷（P）
磷随原材料进入钢中。 磷有很强的固溶强化作用，能完全溶解在铁素体中，提高钢的强度和硬度，但显着降低其塑性和韧性。 这种脆化现象在低温下更为严重，称为“冷脆性”。 特别是磷在结晶过程中，容易发生晶内偏析，导致局部磷含量较高，导致冷脆转变温度升高，危害更大。 此外，磷的偏析还使钢在热轧后形成带状组织。 应尽可能降低钢中磷含量（一般钢小于0.045，优质钢要求瞬时含量较低）。 在一定条件下，磷与铜的并用会提高低合金高强钢的耐大气腐蚀性能。
硫磺(S)
硫与原材料和燃料一起进入钢铁。 在固态时，钢中的硫以FeS的形式存在，其溶解度极小。 由于FeS的塑性较差，硫含量较高的钢较脆。 特别是FeS和Fe可形成分布在奥氏体晶界上的低熔点共晶。 当钢加热到1200℃进行压力加工时，由于晶界处共晶熔化，晶粒间的结合被破坏，导致钢在加工过程中沿晶界开裂，这种现象称为“热脆化” ”。 为了消除硫的有害影响，必须严格限制硫含量，并适当提高钢中锰含量。 一般认为硫是有害成分，但硫含量较多的钢能形成较多的MnS，在切削时能起到润滑和断屑的作用，并能改善钢的切削加工性，因此很容易常用添加剂用于切割钢材。
铬 (Cr)
铬是一种贵金属。 具有固溶强化作用，使钢热硬化，并能提高高温性能、抗氧化性能和耐腐蚀性能。 是高温合金和超硬高速钢中的重要合金元素。
在结构钢和工具钢中，铬能显着提高强度、硬度和耐磨性，但会降低塑性和韧性。 它能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性，因此也是不锈钢和耐热钢的重要合金元素。
镍 (Ni)
镍对酸、碱具有较高的耐腐蚀性，在高温下不生锈、耐热。 但价格昂贵，在我国属于稀缺资源。 在高级合金钢中常与铬、钼结合使用，形成热强钢。 且主要合金元素为不锈钢和高温合金。 镍能增加钢的强度并保持良好的塑性和韧性。
铜 (Cu)
当铜含量较高时，对热变形加工不利。 如果超过0.3%，在热变形加工时会引起高温铜脆性。 当含量高于0.75%时，固溶处理和时效后可出现时效强化。 在低碳合金钢中，特别是铜与磷共存可提高钢的耐大气腐蚀性能。 不锈钢中2%-3%的铜可提高耐硫酸、磷酸、盐酸的腐蚀性能。
钨 (W)
钨具有高熔点和高密度。 是我国储量丰富的合金。 钨与碳形成碳化钨，具有高硬度和耐磨性。在工具钢中添加钨可显着提高红硬性和热强度，适用于制造工具、模具钢和硬质合金等。
钼（Mo）
钼能细化钢的晶粒，提高淬透性和热强性能，在高温下保持足够的强度和抗蠕变性能。 在结构钢中添加钼，可以改善机械性能，抑制合金钢因回火而产生的脆性，提高工具钢的红硬性和耐磨性。
钒 (V)
钒固溶在铁素体中产生很强的固溶强化作用，可以细化晶粒。 钒固溶在奥氏体中可以提高钢的淬透性，提高低温冲击韧性。 但钒以化合状态存在，会降低钢的淬透性，增加钢的回火稳定性，并有较强的二次硬化作用。 碳化钒是一种金属硬化剂，具有极高的硬度和优异的耐磨性。 能显着延长工具钢的寿命，提高钢的蠕变强度和持久强度。
钛（Ti）
钛是钢的强脱氧剂。 可使钢的内部组织致密，细化晶粒，降低时效敏感性和冷脆性。 钛具有较强的固溶强化作用，其固溶在奥氏体中提高了钢的淬透性，但也降低了固溶体的韧性。 钛化合物降低钢的淬透性，提高回火稳定性并具有二次硬化作用。 能提高耐热钢的抗氧化性、热强度、蠕变和持久强度，对提高钢的焊接性有良好的作用。
铌 (Nb)
近年来发展起来的微合金钢（合金元素含量低于0.1%的钢）主要以铌、钒、钛为合金元素。 其中铌对于提高钢的强度作用突出。 其特点是能与碳、氮结合形成氮化物和碳氮化物。 这些化合物在高温下溶解并在低温下沉淀。 其作用是在加热时阻碍原始奥氏体晶粒的长大，在轧制时抑制再结晶和再结晶后的晶粒长大，并在低温下析出以强化。 微合金钢中添加微量元素可以提高强度，但必须采用控轧工艺进行压力加工，否则韧性会变差。 这是因为控制轧制工艺可以细化晶粒并抵消沉淀强化引起的韧性劣化。
铝 (Al)
铝是化学性质极其活跃的元素之一，与氧、氮有很强的亲和力。 为了脱氧，炼钢时通常添加铝。 能细化晶粒，抑制低碳钢时效，提高钢的低温韧性。 作为合金元素时，可提高钢的抗氧化能力。 还可用于改善钢的电磁性能，改善氮化。 钢的耐磨性和疲劳强度。 因此广泛应用于氮化钢、耐热剥皮钢、磁钢、电热合金等。
硼(B)
硼是化学性质极其活跃的元素之一。 它与氮、氧和碳有很强的亲和力。 添加到钢中主要是为了提高淬透性。 300~400℃回火可提高抗冲击性能。 常用于生产齿轮钢、弹簧钢、耐热钢等，但用于高碳钢或钢中残余氧含量较高时，会影响其应有的功能。
氮 (N)
钢中的氮来自炉料。 在冶炼和铸造过程中，钢水从炉气和大气中吸收氮气。 氮引起碳钢的淬火和变形时效，对碳钢的性能有重大影响。 由于氮的时效作用，钢的硬度和强度虽然有所提高，但塑性和韧性会下降。 特别是在形变时效的情况下，塑性和韧性显着下降。 对于普通低合金钢来说，时效现象是有害的钢材元素检测，因此氮被认为是有害元素。
但氮化物应用于一些细晶粒钢、含钒、铌的钢和超级不锈钢时，具有强化和细化晶粒的作用，因此近年来发现了其有益作用。 此外，氮作为合金元素用于一些不锈耐酸钢和渗氮处理中。 氮化处理可以使机器零件获得优良的综合力学性能，延长零件的使用寿命，因此氮化处理是工具钢的最佳选择。 一种提高硬度的方法。
铅（Pb）
铅的熔点很低。 它在钢中以低熔点的细小金属颗粒形式分布在晶界中，引起脆性。 对一般钢材来说是有害元素。 但用于制造无铅切削钢时，由于铅会粘附在周围的硫化物上，切削时熔化的铅会渗出，起到润滑和破碎切屑的作用，减少刀具的缠绕； 而且，在提高钢材切削性能的同时，对室温力学性能影响很小。
稀土（Re）
稀土元素是指元素周期表中原子序数为57～71的15种镧系元素，以及钇、钪等共17种元素。 稀土元素可以改善钢的铸态组织，改变钢中夹杂物的成分、形态、分布和性能，从而改善钢的各种性能，如韧性、焊接性、冷加工性能，并提高抗氧化性和高强度。 -温度强度。 和蠕变强度，提高耐腐蚀性。
氢 (H)
钢中的氢是由含水或生锈的炉料带入的，或者是从含有水蒸气的空气中吸收的。 氢气对钢材的危害很大，会引起“氢脆”，即当钢材的许用应力低于钢材的许用应力时，经过一定的运行时间，钢材会在没有任何预兆的情况下突然断裂，造成灾难性的损害。 结果; 还会造成钢材内部出现大量细小裂纹——白点钢材元素检测，即钢材横截面出现光滑的银白色斑点，酸洗后纵截面出现发丝状裂纹。 这种发纹显着降低了钢材的延伸率、断面收缩率和冲击韧性。 这类缺陷常出现在合金钢中，危害严重。
氧气 (O)
氧在钢中的溶解度很低，几乎全部以氧化物夹杂物的形式存在，如Fe0、AL2O3、MnO、CaO、MgO等。此外，还有FeS、MnS、硅酸盐、氮化物和磷化物等。存在于钢中。 这些夹杂物破坏了钢基体的连续性，并成为静载荷和动载荷下裂纹的来源。 这些非金属夹杂物的各种状态都不同程度地影响钢的塑性、韧性、疲劳强度和耐蚀性。
