元素对钢的影响
1、硅（Si）
是钢中常见元素之一，在炼钢过程中用作还原剂和脱氧剂。所以钢中常含有0.20%～0.30％的硅。如果钢中硅含量超过0.50％～0.60％时，硅就算作特殊的合金元素，这种钢就称为“硅钢。硅能显著提高钢的弹性极限、屈服强度和抗拉强度，故可广泛用于制造重负的弹簧钢。在凋质结构钢中，硅不仅能增加钢的淬透性，还增加钢淬火后的抗回火性。因此，常被用作调质结构钢的合金元素，并可用于制造承受重负荷的较大截面零件的无镍铬、高强度、高韧性的高级调质钢。硅和其他合金元素如钼、钨、铬等结合，有提高钢抗腐蚀和抗高温氧化的作用，可用于制造无镍低铬的不锈耐热钢。含硅1.0％～4.5％低碳和超低碳钢，具有极高的导磁率，可做电气制造业中的硅钢片。在热处理时硅易于促使石墨化、产生脱碳现象，故在弹簧中，常加入钨、钒、铬等元素来加以防止。也用于制造耐磨的石墨钢或模具钢。但钢中含硅量较高时，在焊接时喷溅较严重，有损焊缝质量，并易导至冷脆，会增加镀锌时锌对铁的破坏作用。
2、锰（Mn）
是良好的脱氧剂和脱硫剂。因此，钢中含0.30％～0.50％的锰是经常的。在碳素钢中加入0.7％～1.8％或以上的锰时，就算是特殊钢“锰钢”了。这种含锰量较高的碳素钢的力学性能，要比一般含锰量的好得多，不但有足够的韧性(在适当的热处理条件之下)，且有较高的强度和硬度，能提高钢的淬透性，改善钢的热加工性能。故在低合金结构钢中，含锰钢种发展十分迅速。利用锰和硫化合所生成的硫化锰(MnS)夹杂，有使切屑易于碎断的作用。所以在钢中可加适量的锰和硫来生产易切削钢。此外，锰在合金结构钢、弹簧钢、轴承钢，工具钢、耐磨钢、无磁钢、不锈钢、耐热钢中，也获得广泛的应用。但锰能使钢的抗腐蚀能减弱，对钢的焊接性能也有不利的影响。
3、镍（Ni）
能使钢强化，改善钢的低温性能，特别是韧性，还可以提高钢的淬透性。镍钢的抗锈性也很强，具有较高的对酸、碱和海水的耐腐蚀能力，但在高温高压下对氧介质的抗腐蚀能力无明显效果，反会造成脱碳促使钢腐蚀破裂。一般国产低合金结构钢中不加入镍。镍在高含量时，可显著改变钢和合金的一些物理性能。但镍是一种重要的战略物资，在全世界范围内比较稀缺，所以作为钢的一种合金元素，应该只在不能用其他元素来获得所需的性能时，才考虑使用镍。譬如需要在高强度时具有高韧性的重要用途的结构钢，在低温工作条件下具有高韧性的钢，高合金铬镍奥氏体不锈耐热钢，以及要求具有特殊物理性能的钢等。
4、铬(Cr)
加入钢中能显著提高钢的抗氧化作用，增加钢的抗腐蚀能力。并能提高钢的强度和耐磨性。由于铬加入钢中能改善钢的力学性能及物理和化学性能，因此在各种用途的合金钢中，普遍含有不同数量的铬。由于目前我国铬资源较少，故因尽量节约使用，特别是在大量生产的结构钢中，应当少用或不用铬。
5、钼(Mo)
是一种贵重的合金元素，在我国是富产，但在整个世界范围内的储量却并不丰富。钼在钢中的作用，可归纳为提高淬透性和热强性，防止回火脆性，提高剩磁和矫顽力，提高在某些介质中(如硫化氢、氨、一氧化碳、水等介质)的抗蚀性与防止点蚀倾向等。故在结构钢、弹簧钢、轴承钢、工具钢、不锈耐酸钢、耐热钢(也称热强钢)、磁钢等一系列的钢种中，得到广泛的应用。铬钼钢在很多情况下，可以代替较贵重的铬镍钢来制造各种重要的机件，由于钼增加钢的热强性，所以钼含量较高时，也会增加热加工的困难。
6、铝（Al）
是炼钢时的脱氧定氮剂，并且能细化钢的晶粒，提高钢在低温下的韧性，铝对氮有极大的亲和力，含铝的钢渗氮后，在钢种表面牢固地形成一层薄而硬的弥散分布的氮化铝层，从而提高其硬度和疲劳强度，并改善其耐磨性。铝还具有耐腐蚀性和抗氧化性，可作为不锈耐酸钢的主要合金元素。在钢的表面镀铝或渗铝，可提高其抗氧化性。铝和铬、硅复合应用，可以显著提高钢的高温不起皮性和耐高温腐蚀能力。铝还适用于作电热合金材料和磁性材料。但是，铝会影响钢的热加工性能、焊接性能和切削加工性能。
7、铜（Cu）
在钢中加入0.20％～0.50％的铜，特别是和磷配合使用时，可以使低合金结构钢和钢轨钢获得优良的抗大气腐蚀性能，并且也有利于提高钢的强度、耐磨性和屈强比，而对钢的焊接性并没有不良的影响，是目前建造桥梁、船舶、汽车、机车车辆、化工石油设备及高压容器等的主要钢类。在奥氏体不锈钢中加入2％～3％的钢，可以提高其在酸性介质中的抗蚀性。但铜是稀缺金属之一，也是战略物资，因此一般不应在炼制中有意地加入。不过由于钢中含铜无法从冶炼过程中去除，而我国又有丰富的含铜铁矿，所以可以利用含铜铁矿来发展含铜钢。
8、铅（Pb）
不溶于钢中，它的沸点又很低，因此，为了特殊用途需要而专门加入少量的铅时，需在冶炼完了，在浇注过程中加入。其作用是在不显著地影响钢的其他性能的情况下，能显著提高钢的切削加工性。
9、钨（W）
具有熔点高、密度大的特点，和钼相似，也是一种贵重的金属元素。它在钢中的用途，主要是增加钢的回火稳定性，热硬性和热强性，以及由于形成的特殊碳化物而增加的耐磨性。如当钨加入高碳钢中时，可以显著提高其耐磨性和切削性。因此，它主要用于工具钢，如高速钢、热锻模具等，而只在个别特殊情况下，才用于机械制造用的渗碳和调质结构钢中去。但这时必须和其他元素如硅、锰、铝、钼、钒、铬、镍等同时加入，单一含钨的结构钢，在力学性能上与碳素钢相比，得不到多少改善，故很少采用。钨能耐高压氧气的侵入，还能提高钢在高温下的蠕变抗力，当与钼复合应用时，效果更加显著。
10、钒（V）
是我国富有元素之一，也是目前发展新钢种最常用的合金元素之一。它和碳、氮、氧都有极强的亲和力，与之形成相应的极为稳定的化合物。少量的不到0.5％的钒能细化钢的晶粒，提高钢的强度、屈强比和低温韧性，改善钢的焊接性能，也能增加钢的热强性和蠕变的抗力。此外钒对碳的固定作用，还可以提高钢在高温下的抗氢侵蚀。但是，钒总是和其他合金元素如锰、铬、钨、钼等配合使用。常用于低温用钢、高压抗氢钢、高级优质弹簧钢、新型轴承钢、合金工具钢、高速工具钢、耐热钢等。但钒含量不宜过高，过高则降低钢的韧性，不利于钢的蠕变性能。
11、钛（Ti）
是化学上极为活泼的金属元素之一，它和氮、氧、碳都有极强的亲和力。因此，钛也是一种良好的脱氧去气剂和固定氮和碳的有效元素。钛能使钢的内部组织致密，提高钢的强度，含钛量为0.06％～0.12％的低合金结构钢，具有良好的力学性能和工艺性能，但主要缺点是淬透性稍差。在含钼锅炉钢中，钛可以阻止在高温(大于500℃)下长期使用时出现的石墨化现象；在含铬4％～6％的耐热钢中，加人大于4倍碳含量的钛，可以避免钢的淬硬倾向，还可以显著提高钢的焊接性能。钛还能提高钢在高温高压下抗氢、氮、氨腐蚀的能力。与其他元素配合使用，能提高钢的抗大气、海水及抗硫化氢(H2S)腐蚀的能力。此外，一定量的钛加入Cr18Ni9型奥氏体不锈钢中，可完全避免晶间腐蚀，从而被广泛地应用。目前钛越来越多地被应用于夹端工业材料，成为重要的战略物资。
