1. 碳
（1）含碳量的增加，使得碳素鋼的強度和硬度增加，而塑性、韌性和焊接效能下降。
（2）一般情況下，當含碳量大於0.25%時，碳鋼可焊性開始變差，故壓力管道中一般採用含碳量小於0.25%的碳鋼。含碳量的增加，其球化和石墨化的傾向增加。
（3）作為高溫下耐熱用的高合金鋼，含碳量應大於或等於0.04%，但此時奧氏體不鏽鋼的抗晶間腐蝕效能下降。
2.矽（1）矽固溶於鐵素體和奧氏體中可起到提高它們的硬度和強度的作用。
（2）含矽量若超過3%時，將顯著地降低鋼的塑性、韌性、延展性和可焊性，並易導致冷脆，中、高碳鋼回火時易產生石墨化。
（3）各種奧氏體不鏽鋼中加入約2%的矽，可以增強它們的高溫不起皮性。在鉻、鉻鋁、鉻鎳、鉻鎢等鋼中加入矽，都將提高它們的高溫杭氧化效能。但含矽量太高時，材料的表面脫碳傾向增加。
（4）低含矽量對鋼的耐腐蝕性能影響小大，只有當含矽量達到一定值時，它對鋼的耐腐效能才有顯著的增強作用。含矽量為l5%~20%的的矽鑄鐵是很好的耐酸材料，對不同溫度和濃度的硫酸、硝酸都很穩定，但在鹽酸和王水的作用下穩定性很小，在氫氟酸中則不穩定。高矽鑄鐵之所以耐腐蝕，是由於當開始腐蝕時，在其表面形成緻密的sio2薄層，阻礙了酸的進一步向內侵蝕。
3.硫、氧在碳素鋼中的作用
硫和氧作為雜質元素常以非金屬化合物（如fes、feo）形式存在於碳素鋼中，形成非金屬雜質，從而導致材料效能劣化，尤其是硫的存在引起材料的熱脆。六和磷是鋼中要控制的元素，並以其含量的多少來評定碳素鋼的優劣。
（由於fes可與鐵形成共晶，並沿晶界分布），fe-fes共晶物的熔點為985℃，當在1000~1200℃溫度下，對材料進行壓力加工時，由於它已經熔化而導致晶粒開裂，使材料呈現脆性。這種現象稱為熱脆。）
4.磷、砷、銻在碳素鋼中的作用
（1）磷、砷、銻作為雜質元素，它們對提高碳素鋼的抗拉強度有一定的作用，但同時又都增加鋼的脆性，尤其是低溫脆性。（由於磷以固溶形式存在於鐵素體中，影響鐵素體的晶格變形，使碳素鋼在常溫下呈現脆性。
這種現象稱為冷脆）。磷和砷有都是造成碳素鋼嚴重偏析的有害元素。磷對鋼的焊接性不利，它能增加焊裂的敏感性。
（2）由於低合金鋼熔點較高，磷、砷、銻等雜質元素容易在高溫下遷移聚集，從而導致低合金鋼的高溫回火脆性。（合金鋼在進行高溫回火熱處理或長期在高溫下工作時，其中的雜質元素磷、砷、銻等容易在高溫下遷移聚集。
由於這些元素的熔點一般比合金元素低，它將「割裂」材料基體而導致合金鋼在高溫下呈現脆性。因為合金鋼的這種脆性發生在紅熱的溫度下，故稱為紅脆。）一般情況下，低合金鋼均採用較高階的冶煉方法（如電爐冶煉），故其硫、磷元素含量較低。
5.鎢在碳素鋼中的作用
(1）鋼中含鎢量高時有二次硬化作用，有紅硬性，以及增加耐磨性。鎢對鋼的淬透性、回火穩定性、力學效能的影響均與鉬相似，但以質量計，其作用效果不如鉬顯著。鎢提高鋼在高溫下的蠕變抗力與熱強性，當與鉬復合使用時．效果更佳。
（2）鎢能提高鋼的抗氫作用的穩定性。鎢通常加入低碳和中碳高階優質合金結構鋼中，鎢能阻止熱處理時晶粒的長大和粗化，降低具回火脆化傾向，並顯著提高鋼的強度和韌性。
6. 錳在低合金鋼中的作用
（1）錳與鐵形成固溶體．可提高鋼中鐵素體和奧氏體的硬度和強度。在碳錳鋼中常利用錳來提高鋼的強度，但它是材料的延展性有所降低，而且增加了應力腐蝕開裂的敏感性。在一般碳錳鋼和低合金鋼中，其含量在1%~2%。
（2）錳是良好的脫敏劑和脫硫劑。錳與硫形成mns，可防止因硫而導致的熱脆現象，從而改善鋼的熱加工效能。因此，在工業用鋼中一般都含有一定數最的錳。
（3）錳在鋼中由於能降低臨界轉變溫度．故碳錳鋼的低溫衝擊韌性比碳素鋼好。
（4）錳能強烈增加碳錳鋼的淬透性。含錳量較高時，有使鋼晶粒粗化並增加鋼的回火脆性的不利傾向。
（5）錳對鋼的焊接性有著不利的影響響。為改善鋼的焊接性，應在許可的範圍內，適當降低鋼的含碳量。焊接時也需採用優質低氫焊條和相應的焊接工藝。
7.鉻在低合金鋼中的作用
（1）隨含鉻量的增加．使鉻鉬鋼和鉻鉬釩鋼有良好的的抗高溫性和耐氧化介質腐蝕作用，並增加鋼的熱強性。但含鉻量太高時或者處理不當．易發生δ相和475℃回火脆化。
（2）鉻增加鋼的淬透性並有二次硬化作用。
（3）鉻是顯著提高鋼的脆性轉變溫度的元素，隨著含鉻量的增加，鋼的脆性轉變溫度也逐步提高，衝擊值隨含鉻量增加而下降。
(4）在含鉬的鍋爐鋼中，加入少量的鉻，能肪止鋼在長期使用過程中的石墨化。
（5）在單一的鉻鋼中，材料的焊接效能隨含鉻量的增加而惡化。
8．鋁在低合金鋼中的作用
（1）鋁與氮及氧的親和力很強，因此它也作為煉鋼時的脫氧定氮劑，井起到細化晶粒、阻抑碳鋼的時效、提高鋼在低溫下韌性的作用。
（2）鋁作為合金元素加入鋼中時能提高鋼的抗氧化性，改善鋼的電磁效能．提高滲氮鋼的耐磨性和疲勞強廢等。因此，鋁在不起皮鋼、電熱合金、磁鋼和滲氮鋼中，得到了廣泛的應用。
（3）鋁在鐵索體及珠光體鋼中，當其含量較高時，材料的高溫強度和韌性較低。
（4）當含鋁量達到一定量時，可使鋼產生鈍化現象，使鋼在氧化性酸中具有耐蝕性，但使鋼的焊接性變壞。
（5）鋁還能提高鋼對硫化氫的耐蝕作用。含鋁量在4％左右的鋼，在溫度不超過600℃時有較好的抗硫化氫腐蝕作用。
（6）在鋼鐵材料表面鍍鋁和滲鋁，可以提高其抗氧化性和在工業和海洋性氣氛中的耐蝕性。
（7）含鋁的鋼滲氮後，在鋼的表面形成一層牢固的薄而硬的瀰散分布的氮化鋁層，從而提高其硬度和疲勞強度，並改善其耐磨性。
（8）鋁是高錳低溫鋼的主要合金元素。一定量的鋁，有提高鐵錳奧氏體的穩定度、抑制β—mn相變的作用，從而使鋁在低慍鋼中得到了應用。
9.鉬在低合金鋼的作用
（1）鉬屬於強碳化物形成元素，當其含量較低時，與鐵及碳形成複雜的滲碳體；當其含量較高時．則形成特殊碳化物。在較高回火溫度下，山於鉬的瀰散分布，可使材料出現二次硬化。
（2）鉬對鐵紊體有固溶強化作用，同時也提高碳化物的穩定性，因此對鋼的強度產生有利用。鉬是提高鋼熱強性最有效的合金元紊。鉬同樣也能提高馬氏體鋼和奧氏體鋼的熱強性。
（3）鉬在鋼中，由於形成特殊碳化物，可以改善在高溫高壓下抗氫侵蝕的作用。
（4）鉬常與其它元素如錳、鉻配合使用，可顯著提高鋼的淬透性；含鉬量約0.5%時，能抑制或降低其他合金元紊導致的回火脆性。
（5）鉬在不鏽耐熱鋼中，也能使鋼表面鈍化，但作用不如鉻顯著。鉬與鉻相反，它既能在還原性酸(hcl、h2so4、h2so3)中又能在強氧化性鹽溶液(特別是含有氯離子時)中使鋼材表面鈍化。因此，鉬可以普遍提高鋼的耐蝕性能．
（6）鉬加入奧氏體耐酸鋼中，能顯著地提高材料對醋酸、環烷酸的耐蝕性，在含有氯化物的溶液中，常會引起奧氏體耐酸鋼的點腐蝕和晶間間腐蝕。材料中加入鉬後，這種傾向在很大程度上會被減緩或抑制。
10.鎳在高合金鋼中的作用
（1）鎳是擴大γ相區，形成無限固溶體的元素，它是奧氏體不鏽鋼中的主要元素。
（2）鎳能細化鐵素體晶粒，改善鋼的低溫效能。含鎳量超過一定值的碳鋼，其低溫脆化轉變溫度顯著降低，而低溫衝擊韌性顯著提高，因此鎳鋼常用於低溫材料。一般情況下，含鎳量達到3.
5%的鎳鋼可以在-100℃低溫下使用，含鎳量達到9%的鎳鋼可在-196℃超低溫下使用。
（3）含鎳的低合金鋼還有較高的抗腐蝕疲勞的效能。鎳鋼不宜在含硫或一氧化碳的氣氛中加熱，因為鎳易與硫化合，在晶界上形成低熔點的nis網狀組織而產牛熱脆。在高溫時鎳將與—氧化碳化合形成ni(co)4氣體而由合金中逸出，從而在材料中留下孔洞。
（4）在不鏽耐熱鋼中，鎳與鉻、鉬等元紊適當配合使材料在常溫下為奧氏體組織，即得到奧氏體不鏽鋼或耐熱鋼。然而，目前鎳在全世界範圍內都是一種比較稀缺的元素，故作為一種合金元素，應該只有在用其他素不能狀得所需要的效能時，才考慮使用它。
（5）由於鎳可降低臨界轉變濕度和降低鋼中各元素的擴散速度，因而它可以提高鋼的淬透性。
（6）鎳不增加鋼對蠕變的抗力，因此一般不作為熱強鋼中的強化元紊。在奧氏體熱強鋼中，鎳的作用只是使鋼奧氏體化，鋼的強度必須靠其他元素如鉬、鎢、釩、鈦、鋁來提高。
（7）鎳是有一定耐腐蝕能力的元素，對酸、鹼、鹽以及大氣均具有一定的耐腐蝕能力。
11．鈦在高合金鋼中的作用
（1）鈦是最強的碳化物形成元素，與氮、氧的親和力也極強，是良好的脫氣劑和固定氮、碳的有效元素．正因為這樣．含鈦的高台金鋼不宜用於鑄件。
（2）在奧氏體不鏽鋼中，由於鈦能固定碳，有防止和減輕材料晶司腐蝕和應力腐蝕的作用。如果奧氏體不鏽鋼中的鈦、碳含量之比超過4.5時，由於此時材料中的氧、氮和碳可以全部被固定住，故使得材料對晶間腐蝕、應力腐蝕和鹼脆有很好的抗力。
（3）當鈦以碳化鈦微粒存在時，由於它能細化鋼的晶粒並成為奧氏體分解時的有效晶核，可使鋼的淬透性降低，但也使材料的高溫固溶強化效果降低。
（4）鈦能提高耐熱鋼的抗氧化性和熱強性。
（5）鈦作為強碳化物形成元素，可以提高鋼在高溫、高壓、氫氣中的穩定性。當鋼中的含鈦量達到含碳量的4倍時，可使鋼在高壓下對氫的穩定性幾乎高達600℃以上。
常見化學元素對金屬材料效能的影響
1.對鋼材效能的影響 1 碳含量越高，鋼的硬度越高，耐磨性越好，但塑性及韌性越差。2 硫是鋼中的有害雜質，含硫較多的鋼在高溫下進行壓力加工時，容易脆裂，這種現象通常稱為熱脆性。3 磷能使鋼中的塑性及韌性明顯下降，特別在低溫時影響更為嚴重，這一現象稱為冷脆性。在優質鋼中，硫和磷的含量應嚴格控制。但從另...
化學元素對金屬材料效能的影響
c 碳含量越高，鋼的硬度越高，耐磨性越好，但塑性及韌性越差。鋼中含碳量增加，屈服點和抗拉強度公升高，但塑性和衝擊性降低，當碳量0.23 超過時，鋼的焊接效能變壞，因此用於焊接的低合金結構鋼，含碳量一般不超過0.20 碳量高還會降低鋼的耐大氣腐蝕能力，在露天料場的高碳鋼就易鏽蝕 此外，碳能增加鋼的冷脆...
金屬材料的效能
金屬材料的效能分為使用效能和工藝效能。使用效能是指金屬材料為保證機械零件或工具正常工作應具備的效能，即在使用過程中所表現出的特性。金屬材料的使用效能包括力學效能 物理效能和化學效能等 工藝效能是指金屬材料在製造機械零件和工具的過程中，適應各種冷加工和熱加工的效能。工藝效能也是金屬材料採用某種加工方法...