各种元素对钢铁性能的影响 综合介绍 很详细

helloshigy

       合金元素与钢中的碳相互作用，形成碳化物存在于钢中，按合金元素在钢中与碳相互作用的情况，它们可以分为两大类：
　　一、不形成碳化物的元素(称为非碳化物形成元素)，包括镍、硅、铝、钴、铜等。由于这些元素与碳的结合力比铁小，因此在钢中它们不能与碳化合，它们对钢中碳化物的结构也无明显的影响。
　　二、形成碳化物的元素(称为碳化物形成元素)，根据其与碳结合力的强弱，可把碳化物形成元素分成三类。
　　1）弱碳化物形成元素：
　　 锰对碳的结合力仅略强于铁。锰加入钢中，一般不形成特殊碳化物(结构与Fe3C不同的碳化物称为特殊碳化物)，而是溶入渗碳体中。
　　2）中强碳化物形成元素；铬、钼、钨
　　3）强碳化物形成元素：钒、铌、钛
　　有极高的稳定性，例如TiC在淬火加热时要到l 000C以上才开始缓慢的溶解，这些碳化物有极高的硬度，例如在高速钢中加人钒，形成V4C，使之有更高的耐磨性。
　　合金元素溶解于铁素体(或奥氏体)中，以固溶体形式存在于钢中。
　　合金元素与钢中的氮、氧、硫等化合，以氮化物、氧化物、硫化物和硅酸盐等非金属夹杂物的形式存在于钢中。
　　合金元素游离态，即不溶于铁，也不溶于化合物：铅，铜
　　三、合金元素在钢中的作用
　　C：
　　碳是钢的主要元素。
　　1、当含量在一定范围内时，对钢具有很大的强化作用，提高强度、硬度和耐磨性 ；
　　2、扩大奥氏体区的元素；
　　3、碳与其它合金元素的共同作用，改善钢的相关性能。
　　Si：
　　1、强化铁素体，提高钢的强度和硬度 ；
　　2、降低钢的临界冷却速度，提高钢的淬透性；
　　3、提高钢的氧化性、腐蚀介质中的耐蚀性，提高钢的耐热性 ；
　　4、磁钢中的主要合金元素（含量在0.40%范围内时，改善热裂倾向，含量高时，易形成柱状晶，增加热裂倾向）。
　　Mn ：
　　1、在低含量范围内，对钢具有很大的强化作用，提高强度、硬度和耐磨性 ；
　　2、降低钢的临界冷却速度，提高钢的淬透性 ；
　　3、稍稍改善钢的低温韧性；
　　4、在高含量范围内，作为主要的奥氏体化元素。
　　Cr：
　　1、在低合金范围内，对钢具有很大的强化作用，提高强度、硬度和耐磨性；
　　2、降低钢的临界冷却速度，提高钢的淬透性
　　3、提高钢的耐热性
　　4、在高合金范围内，使钢具有对强氧化性酸类等腐蚀介质的耐腐蚀能力
　　Mo ：1、 强化铁素体，提高钢的强度和硬度
　　2、 降低钢的临界冷却速度，提高钢的淬透性 ；
　　3、 提高钢的耐热性和高温强度；
　　Ni：
　　1、 提高钢的强度，而不降低其塑性，改善钢的低温韧性 ；
　　2、 降低钢的临界冷却速度，提高钢的淬透性；
　　3、 扩大奥氏体区，是奥氏体化的有效元素 ；
　　4、 本身具有一定耐蚀性，对一些还原性酸类有良好的耐蚀能力；
　　Al ：
　　1、 炼钢中起良好的脱氧作用；
　　2、 细化钢的晶粒，提高钢的强度 ；
　　3、提高钢的抗氧化性能，提高不锈钢对强氧化性酸类的耐蚀能力。
　　RE ：
　　1、炼钢中起脱硫、去气、净化钢液作用 ；
　　2、细化钢的晶粒，改善铸态组织 。
　　S:
　　 1、 硫在钢中以FeS-Fe共晶体存在于钢的晶粒周界，降低钢的力学性能，优制钢含硫量一般应限制在0.04%以下；
　　2、 在机械制造中，有时为了改善某些钢的切削加工性能，人为将含硫量提高，以形成硫化物，起中断基体连续性的作用；
　　3、 硫含量的提高，增加铸件热裂倾向。
　　H:
　　炼钢过程中钢液从炉气中吸收氢。
　　钢液中氢的溶解度随温度升高而提高，在缓慢凝固条件下，氢以针孔形态析出。快速凝固时，析出氢在铁的晶格内造成高应力状态，导致脆性。
　　N:
　　炼钢过程中钢液从炉气中吸收氮
　　1、 钢液中溶解的氮在凝固过程中因溶解度降低而析出，并与钢中的Si、Al、Zr等元素化合，生成SiN、AlN 、ZrN等氮化物。少量氮化物能细化钢的晶粒。氮休物多时，会使钢的塑性和韧性降低；
　　2、 氮属于扩大奥氏体区元素，在钢中可部分代替镍的作用，是铬锰氮不锈钢中的合金元素，，在超低碳不锈钢中，可代替碳的作用，提高钢的强度；
　　O:
　　1、 钢液中溶解的FeO 在凝固前温度降低过程中与钢液中的碳起反应，生成一氧化碳气泡，在铸件中造成气孔；
　　2、 钢液凝固过程中，FeO因溶解度下降而析出在钢的晶粒周界处，降低钢的性能。


该贴已经同步到 helloshigy的微博

helloshigy

钢 中 各 元 素 作 用
Al
缩小γ相区形成γ相圈，在α铁以及γ铁中的最大溶解度为36%和0.6%，不形成碳化物，但与氮及氧亲和力极强。
主要用来脱氧和细化晶粒，在渗氮钢中促使形成坚硬耐腐蚀的渗层。含量高时，赋予钢高温抗氧化性及耐氧化性介质，硫化氢气体的腐蚀。固溶强化作用大，在耐热合金中，与镍形成镍三铝从而提高热强性，有促使石墨话倾向，对淬透性影响不显著。
As
缩小γ相区形成γ相圈，作用与磷相似，在钢中偏析严重。含量不超过0.25时，对钢的一般力学性能影响不大，但增加回火脆性敏感性。
B
缩小γ相区，但形成铁2硼，不形成γ相圈，在α铁以及γ铁中的最大溶解度为不大于0.008%和0.02%。
微量硼在晶界上阻抑铁素体晶核的形成，从而延长奥氏体的孕育期，提高钢的淬透性。但随钢中碳含量的增加，此种作用逐渐减弱以至完全消失。
C
扩大以γ相区，但因渗碳体的形成，不能无限互溶。在以及γ铁中的最大溶解度为0.02%和2.11%。
随含量的增加，提高钢的硬度和强度，但降低塑性和韧性。
Co
无限互溶于γ铁，在α铁中溶解度为76%，非碳化物形成元素。
有固溶强化作用，赋予钢红硬性，改善钢的高温性能和抗氧化以及耐腐蚀性能，为超硬高速钢及高温合金的重要合金元素，提高钢的Ms点，降低钢的淬透性。
Cr
缩小γ相区，形成γ相圈，在α铁中无限互溶，在γ铁中的最大溶解度为12.5%，中等碳化物形成元素，随着Cr含量的增加，可行成（Fe、Cr）3C，和7-3型23-6型。
增加钢的淬透性并有二次硬化作用，提高碳钢耐磨性，含量超过12%时，使钢有良好的高温抗氧化性能 和耐氧化性介质腐蚀的作用，并增加钢的热强性。为不锈耐酸钢及耐热钢的主要合金化元素，含量高时，易发生δ相和475度脆性。
Cu
扩大γ相区但不能无限互溶，在α铁以及γ铁中的最大溶解度分别为2%和8.5%，在724度以及700度时。在α铁中的溶解度巨降至0.68%和0.52%。
当含量超过0.75%时，经固溶强化和时效后可产生时效强化作用，含量低时，其作用与镍相似。但较弱。含量高时，对热变形加工不利，如果超过0.35%时，在氧化气氛中加热，由于选择氧化作用，在表面会形成富铜相，在高温熔化并侵蚀钢表面的晶粒边界，在热变形加工时导致高温铜脆现象。如钢中同时含有含量1/3的镍，则可避免此种铜脆现象的发生，如用于铸钢件则无上述弊病。在低碳低合金钢中，特别是与磷同存在时，可提高钢的耐大气腐蚀性能。Cu2%-3%在A不锈钢中可提高其对硫酸、磷酸、盐酸等的抗腐蚀性及对应力腐蚀的稳定性。
H
扩大γ相区，在A中的溶解度远大于在铁素体中的溶解度，而在铁素体中的溶解度也随着温度的下降而巨减。
H使钢易产生白点等不允许有的缺陷，也是导致焊缝热影响区中发生冷裂的重要因素。因此，应采用一切可能的措施降低钢中的H含量。
Mn
扩大γ相区，形成无限固溶体，对铁素体及A均有较强的固溶强化作用，为弱碳化物形成元素，进入渗碳体代替部分铁原子，形成合金渗碳体。
与硫形成熔点较高的硫化锰，可防止因硫化亚铁而导致的热脆现象。降低钢的下临界点，增加A冷却时的过冷度，细化珠光体组织以改善其机械性能，为低合金钢的重要合金化元素之一，并为无镍及少镍A钢的主要A化元素。提高钢的淬透性的作用强，但有增加晶粒粗化和回火脆性的不利倾向。
Mo
缩小γ相区，形成γ相圈，在α铁以及γ铁中的最大溶解度分别为4%和37.5%，强碳化物形成元素。
阻抑A到珠光体转变的能力最强，从而提高钢的淬透性，并为贝氏体高强度钢的重要合金化元素之一。含量约0.5%时，能降低或者抑制其他合金元素导致的回火脆性。在较高的回火温度下，形成弥散分布的特殊碳化物，在二次硬化作用。提高钢的热强性和蠕变强度，含Mo2%-3%能增加耐腐蚀钢抗有机酸及还原介质腐蚀的能力。
N
扩大γ相区，但由于形成氮化铁而不能无限互溶，在α铁以及γ铁中的最大溶解度分别为0.1%和2.8%，不形成碳化物，但与钢中其他合金元素形成能形成氮化物如TiN，VN，AlN等。
有固溶强化和提高淬透性的作用，但均不太显著。由于氮化物在晶界上析出，提高晶界高温强度，从而增加了钢的蠕变强度，在A中可以取代一部分镍与钢中其他元素化合，有沉淀强化的作用；对钢抗腐蚀性能的影响不显著，但钢表面渗氮后，不仅增加其硬度和耐磨性，也显著改善了其抗腐蚀性，在低碳钢里，残余氮会导致时效脆性。
Nb
缩小γ相区，但由于拉氏相NbFe2的形成而不形成γ相圈，在α铁以及γ铁中的最大溶解度分别为1.8%和2.0%，强碳化物及氮化物形成元素。
部分元素进入固溶体，固溶体强化作用很强，固溶于A中，显著提高钢的淬透性，但以碳化物和氧化物细微颗粒形态存在时，却细化晶粒并降低钢的淬透性。增加钢的回火稳定性，有二次硬化作用。微量铌可在不影响钢的塑性或韧性的情况下，提高钢的强度。由于细化晶粒的作用，提高钢的冲击韧性并降低其脆性转折温度。当含量大于碳含量8倍时，几乎可以固定所有的碳，使钢具有很好的抗氢性能，在A中，可以防止氧化介质对钢的晶间腐蚀。由于固定钢中的碳和沉淀硬化作用，可以提高热强钢的高温性能，如蠕变强度等。
Ni
扩大γ相区，形成无限固溶体，在α铁的最大溶解度为10%左右，不形成碳化物。
固溶强化及提高淬透性的作用中等。细化铁素体晶粒，在强度相同的条件下，提高钢的塑性和韧性，特别是低温韧性。为主要A形成元素并改善钢的耐腐蚀性能，为热强钢及A不锈耐酸钢的主要合金元素。
P
缩小γ相区，形成γ相圈，在α铁以及γ铁中的最大溶解度分别为2.8%和0.25%。不形成碳化物但含量高时会形成铁3p。
固溶强化以及冷做硬化作用极强，与铜联合使用，提高低合金高强度钢的耐大气腐蚀性，但降低其冷冲压性能，与硫锰联合使用，增加钢的被切削性。在钢中偏析严重，增加钢的回火脆性以及冷脆性敏感性。
RE
包括元素周期表3B中镧系元素以及钇和钪，共17个元素。他们都缩小γ相区除镧外，都由于中间化合物的形成而不形成γ相圈，它们在铁中的溶解度都很低，如铈和铷的溶解度都不大于0.5%。他们在钢中，半数以上进入碳化物中，小部分进入夹杂物中，其余部分存在于固溶体中，它们和氧硫磷氮氢的亲合力很强，和砷和锑铅铋锡等也都能形成熔点较高的化合物。
有脱气、脱硫、和消除其他有害杂质的作用，还改善夹杂物的形态和分布，改善钢的铸态组织，从而提高钢的质量。0.2%的稀土加入量可以提高钢的抗氧化性，高温强度以及蠕变强度，也可以较大幅度提高不锈耐酸钢的耐腐蚀性。
S
缩小γ相区，因有FeS的形成，未能形成γ相圈，在铁中溶解度很小，主要以硫化物的形式存在。
提高硫和锰的含量，可以改善钢的被切削性，在钢中偏析严重，恶化钢的质量。如以熔点较低FeS形式存在，将导致钢的热脆现象。为了防止因硫导致的热脆应有足够的锰，使形成熔点较高的MnS。硫含量偏高，焊接时由于氧化硫的产生，将在焊缝金属内形成气孔和疏松。
Si
缩小γ相区，形成γ相圈；在α铁以及γ铁中的最大溶解度分别为18.5%和2.15%，不形成碳化物。
为常用脱氧剂，对铁素体的固溶强化作用仅次于磷，提高钢的电阻率，降低磁滞损耗，对磁导率也有所改善，为硅钢片的主要合金化元素。提高钢的淬透性和抗回火性，对钢的综合力学性能，特别是弹性极限有利。还可以增强钢在自然条件下的耐腐蚀性。为弹簧钢和低合金高强度钢中常用的合金元素，含量较高时，对钢的焊接性不利，因焊接时飞溅严重，有损焊缝质量，并易导致冷脆，对中高碳钢回火时易产生石墨化。
Ti
缩小γ相区，形成γ相圈，在α铁以及γ铁中的最大溶解度分别为7%和0.75%，是最强的碳化物形成元素，与氮的亲和力也很强。
固溶状态下，固溶强化作用极强，但同时降低固溶体的韧性。固溶于A中提高钢淬透性的作用很强，但化合钛，由于其细微颗粒形成新相的晶核从而促进A分解，降低钢的淬透性。提高钢的回火稳定性，并有二次硬化作用。含量高时析出弥散分布的拉氏相TiFe2而产生时效强化作用。提高耐热钢的抗氧化性和热强性，如蠕变和持久强度。在高镍含铝合金中形成γ撇相，弥散析出，提高合金的热强性，有防止和减轻不锈耐酸钢晶间和应力腐蚀作用。由于细化晶粒和固定碳，对焊接有利。
V
缩小γ相区和形成γ相圈，在α铁中无限固溶，在γ铁中的最大溶解度为1.35%，强碳化物及氮化物形成元素。
固溶于A 中可以提高钢的淬透性，但以化合物状态存在的钒，由于这类化合物的细小颗粒形成的新相的晶核，将降低钢的淬透性。增加钢的回火稳定性并有强烈的二次硬化作用。固溶于铁素体中有极强的固溶固溶强化作用。有细化晶粒作用，所以对低温冲击韧性有利，碳化钒是金属碳化物中最硬最耐磨的，可以提高工具钢的使用寿命。钒通过细小碳化物颗粒的弥散分布可以提高钢的蠕变和持久强度。钒、碳含量比大于5.7时可以防止或减轻介质对不锈耐酸钢的晶间腐蚀，并大大提高钢抗高温高压氢腐蚀的能力，但对钢高温抗氧化性不利。
W
缩小缩小γ相区，形成γ相圈，在α铁以及γ铁中的最大溶解度分别为33%和3.2%强碳化物形成元素，碳化钨硬而耐磨。
含钨高有二次硬化作用，以及增加耐磨性。对钢的淬透性、回火稳定性、力学性能以及热强性的影响均与钼相似，但按重量的百分比数计算，其作用较钼为弱，对钢抗氧化性不利。
Zr
缩小缩小γ相区，形成γ相圈，在α铁以及γ铁中的最大溶解度分别为0.3%和0.7%强碳化物以及氮化物形成元素，其作用仅次于钛。

helloshigy

碳是钢铁中的重要元素，它是区分钢铁的主要标志之一。在决定钢号时，往往注意到碳的含量，碳对钢铁的性能起决定性的作用。由于碳的存在，才能将钢进行热处理，才能调节和改变其机械性能。当碳含量在一定范围内时，随着碳含量的增加，钢的硬度和强度得到提高，其塑性韧性下降；反之，则硬度和强度下降，而塑性和韧性提高。
碳在钢铁中的存在形式可分为下列两种：
1、化合碳：即碳以化合形态存在。在钢中主要以铁的碳化物（如Fe3C）和合金元素的碳化物形态存在。在合金钢中常见的碳化物，如：Mn3C、Cr3C2、WC、W2C、VC、MoC、TiC等，统称为化合碳。
2、游离碳：铁碳固溶体中的碳、无定形碳、石墨碳、退火碳等统称为游离碳。高碳钢经退火处理时也会有部分游离碳析出。在铸铁中的碳，除了极少量固溶于铁素体外，常常以游离形态或化合形态，或二者并存的形态存在。化合碳与游离碳总和称为总碳量。在分析游离碳较多的铸铁等试样时，应特别注意样品的代表性和均匀性。
游离碳一般不和酸起作用，而化合碳能溶于酸中，借此性质可分离游离碳。碳化铁容易溶解在各种酸中，并容易被空气所氧化，但是碳化铁不溶于冷的和稀的非氧化性酸（硫酸、盐酸）内，大部分碳化物以黑色或深褐色的沉淀而沉降下来，但是，这种沉淀在氧化剂甚至于在空气中的氧参与下都很易溶解，受到浓硫酸、浓硝酸作用时，碳化铁即被分解而析出不同组分的挥发性碳。
大多数合金元素的碳化物难溶于酸内，为使其完全分解，需采取适当的措施，例如：
1、在加热的情况下，将钢样用盐酸或硫酸处理，直至金属部分完全溶解，然后小心加入硝酸使碳化物破坏。
2、钢样内如含有稳定的碳化物时，在用硝酸氧化以前，先行蒸发至开始冒硫酸烟（或蒸发硫磷酸至冒硫酸白烟），然后再仔细地滴加浓硝酸。
3、在钢样中含有极稳定的碳化物，用上述方法不能溶解时，可将钢样用热盐酸、硝酸或盐—硝混合酸处理后，再用高氯酸处理。在高氯酸蒸发的温度（约200℃）下加热，这时全部碳化物即会分解。

二、硅
硅在钢铁中主要以固溶体形式存在，还可形成硅化物，其形式有MnSi或FeMnSi等；也有少许以硅酸盐以及游离SiO2的形式成为钢铁中非金属夹杂物而存在，在高碳钢中可能有少量SiC形式存在。
硅和氧的亲和力仅次于铝和钛，而强于铬、锰和钒。所以在炼钢过程中，硅用作还原剂和脱氧剂。硅能增强钢的抗张力、弹性、耐酸性和耐热性，又能增大钢的电阻系数。故钢中含硅量一般不小于0.10%，作为一种合金元素，一般不低于0.4%，耐酸耐热钢及弹簧钢中含硅量较高，而硅钢中含硅量可高达4%以上。
单质硅只能与氢氟酸作用，与其它无机酸不起作用，但能溶解于强碱的溶液中。钢中大多数的硅化物是能溶于酸的。但如遇周期表Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ副族元素和部分过渡元素的难溶性硅化物时，则只有用硝酸—氢氟酸或硫酸—磷酸混合酸才能分解。
硅对化学分析的影响，主要表现为当钢中硅含量较高时，在溶解的过程中容易产生硅酸沉淀。此外，在测定其它元素时，为了消除硅酸的影响，有以下两种方法：一是加氢氟酸成SiF4气体逸出（可以在铂皿、黄金皿、刚玉器皿或聚四氟乙烯器皿中进行）；二是脱水后成SiO2沉淀滤去。

三、磷
磷在钢中以固溶体和磷化物形态存在。磷化物形态有Fe3P、Fe2P等，极少量有时呈磷酸盐夹杂物存在。磷在钢中的分布具有不同程度的偏析现象，所以取样时应注意代表性。
Fe3P是一种很硬而脆性大的物质，当磷含量高时易形成Fe3P，增加钢的冷脆敏感性、增加钢的回火脆性以及焊接裂纹敏感性。一般认为在钢中含磷量高于0.1%时，便会发生上述的危害性。通常的情况下认为磷是钢中有害的元素，但是它也有可利用的一面。例如：磷和铜联合作用时，能提高钢的抗蚀性；它和锰、硫联合作用时，能改善钢的切削加工性。例如：我国易切结构钢Y12含磷0.08-0.15%。
钢中绝大部分磷化物是能溶于酸的，但是，用非氧化性酸溶解时会以PH3形态逸出。在氧化性酸中，大部分生成正磷酸H3PO4，也有一部分生成焦磷酸H4P2O7、偏磷酸HPO3或次磷酸H3PO2状态。因此在分析磷时，除了一定要用氧化性酸溶样外，还要用强氧化剂氧化，使之全部成H3PO4形态，方可继续测定。

四、硫
硫主要以硫化物的形态存在于钢中。在钢中有大量锰存在时，主要形成MnS和FeS，而很少形成其它硫化物，如：CrS、FeS•Cr2S3、VS、TiS等等。一般认为硫是钢中有害元素之一。硫在钢中易于偏析，恶化钢的质量。如以熔点较低的FeS的形式存在时，将导致钢的热脆现象。此外，硫存在于钢内能使钢的机械性能降低，同时对钢的耐蚀性、可焊性也不利。
由于硫在钢中易于偏析，因此取样时必须注意代表性。钢中硫化物一般易溶于酸中，在非氧化性酸中生成硫化氢逸出，在氧化性酸中转化成硫酸盐。硫化物在高温下（1250-1350℃）通氧燃烧大部分转化为SO2气体，转化为SO2的作用并不完全。
硫在化学分析中的影响，通常表现在气体容量法定碳时，必须考虑要有良好的脱硫剂，否则会使碳的结果偏高。

五、锰
锰在钢中除了形成固溶体外，还能形成MnS、Mn3C以及少量的MnSi、FeMnSi、氧化物（如MnO、MnO•SiO2等）和氮化物等。
锰在冶炼钢铁过程中，通常作为脱氧剂及脱硫剂而特意加入。锰与硫能形成熔点较高的MnS，可防止因FeS而导致的热脆现象，并因此提高了钢的可锻性，锰还能使钢铁的硬度和强度增加。
锰溶于稀酸中，生成二价锰离子，锰化物也都很活泼，容易溶解和氧化。由于锰的价态较多（有2、3、4、6、7价），这就为测定锰提供了有利的因素。
锰对化学分析的影响，主要有两个方面：一是锰含量高时，在低酸度介质中遇强氧化剂产生棕色混浊；二是锰含量高时，使溶液中其它元素的氧化难于完全，如高锰钢中磷的氧化就是如此。遇此情况需考虑适当的氧化方法。
六、铬
铬是合金钢生产中应用最广的元素之一。铬能增强钢的机械性能和耐磨性，增加钢的淬透性及淬火后的抗变形能力，增强钢的弹性、抗磁性、耐蚀性和耐热性。
铬在钢中的形态较复杂，除了部分存在于铁固溶体中以外，还可能形成碳化物（FeCr）3C、Cr3C2、Cr7C3、Cr23C6等）、氮化物（CrN、Cr2N）、硫化物（CrS、FeS•Cr2S3）、氧化物[CrxOy、（Fe，Mn）O•Cr2O3]与金属铁的化合物（FeCr）和硅化物（Cr3Si等）。其中以铬的碳化物和氮化物状态较为稳定。
铬能在热的盐酸和浓硫酸中迅速溶解。如下式：
Cr＋2HCl＝CrCl3＋H2↑
2Cr＋6H2SO4＝Cr2（SO4）3＋3SO2＋6H2O
铬在强碱溶液中也能溶解，但与浓硝酸作用时由于在其表面生成一层致密的氧化膜而被钝化，以致不能溶解。一般处于固溶体中的铬易溶于盐酸、稀硫酸或高氯酸中，但残留的铬的碳化物或氮化物，通常用加浓硝酸、或加热至冒硫酸烟或冒高氯酸烟时才能破坏。有的甚至需在硫酸冒烟时，滴加硝酸才能破坏。在测定高碳高铬试样中铬时，往往不允许长时间冒高氯酸烟，钢样就必须在王水或盐酸—硝酸混合酸中溶解后，加硫磷混合酸蒸至冒硫酸烟，再滴加浓硝酸，方能使试样溶解完全。有些铬的碳化物（如Cr23C6、Cr7C3等相）在还原性酸中加热可以逐渐溶解，但在H2O2中却容易钝化。
铬对其它元素化学分析的影响，主要有两方面：一是铬离子是有色的（三价为绿色，六价为黄色），在比色时需考虑色泽空白；二是高价铬离子有氧化性，对某些有机显色剂有氧化作用，遇此情况应将其还原到低价。上述影响亦可用分离的方法将铬去除。通常较简便的方法就是在高氯酸冒烟时加盐酸（或氯化钠）使铬成氯化铬酰CrO2Cl2驱除。
Cr2O7-2＋4Cl-＋6H+＝2CrO2Cl2↑＋3H2O

七、镍
普通钢中的含镍量在0.3%以下，不起合金元素作用。平均含镍量在0.5%以上的钢就可算镍钢。镍作为合金元素能使钢具有高级的机械性能，即可使钢具有韧性、防腐抗酸性、高导磁性，并使晶粒细化提高淬透性，增加硬度等。在许多特殊钢和合金中镍含量更高。在奥氏体钢中的镍量超过8%，从而增加钢的耐蚀性能和良好的可焊性，耐热钢中含镍量有的超过20%，从而增加钢的耐热性。含镍25%的钢即具有抗熔融碱的特殊性能，而含镍量36%的高镍钢对热膨胀以及电磁的敏感性很强。
镍在钢中主要以固溶体的形态存在。由于镍在钢中并不形成稳定的化合物，所以大多数含镍钢和合金都溶于酸中。纯镍与盐酸或稀硫酸反应很缓慢，然而同浓硝酸激烈反应，在浓硝酸中加少量盐酸反应也相当快。然而浓硝酸对铁有钝化作用，所以在溶解含镍钢时，镍含量低的用硝酸（1+3）或盐酸（1+1）；含镍高的用硝酸（1+3）；高镍铬钢用王水或盐酸—硝酸混合酸（1+1）或高氯酸。
镍在化学分析中的影响，主要是离子有色对比色有影响。镍的掩蔽剂除氰化物以外，很少有与之络合能减少镍离子的颜色的掩蔽剂。因此应考虑采取试样空白或通过分离镍而消除其影响。

八、钛
钛是较为活泼的金属元素之一，它和氮、氧、碳都有极强的亲和力，和硫的亲和力也强于铁和硫的亲和力，因此它是一种良好的脱氧去气剂，是定碳和氮的有效元素，加入适当的钛能改变钢的品质和提高机械性能，能提高耐热钢的抗氧化性和热强性，提高不锈钢的耐蚀性，并对钢的焊接也有利。
钢中的钛除了固溶钛以外，其化合物极其复杂，能形成TiC、TiN、TiS、TiO、TiO2等等。
金属钛能溶于热浓盐酸中，2Ti＋6HCl＝2TiCl3＋3H2↑，更易溶解于HF＋HCl（H2SO4）中，这时除浓酸与金属的作用外，还利用F-与Ti4+的络合作用，促进钛分解：
Ti＋6HF＝TiF-26＋2H+＋2H2↑
钛可溶于盐酸、浓硫酸、王水和氢氟酸中，但钛的碳化物、氮化物和氧化物，化学惰性较大。钢中钛除固溶钛外，还有化合钛，它们对酸的溶解性质有差异。因此就引起了分析方法有总钛量，化合钛和金属钛测定的区别。（也有称为所谓“酸溶钛”和“酸不溶钛”的区别）
钛在化学分析的影响有如下两点：一是四价钛在低酸度溶液中很易水解形成白色偏钛酸沉淀或胶体，后者难溶于酸中，因此在分析过程中应保持溶液的一定酸度以防止水解，或采用加络合剂的方法掩蔽钛。二是三价钛离子呈紫色，不稳定，易被空气和氧化剂氧化成四价。

九、钒
钒是钢铁中很重要的合金元素之一，就我国钢铁体系来讲，Mo、W、V、Ti、Nb和Xt等合金元素是我国合金元素的重要组成部分。钢中含有钒使钢具有特殊的机械性能，提高钢的抗张强度和屈服点，尤其是提高钢的高温强度，提高工具钢的使用寿命。钒和硫、氮、氧都有强的亲和力，在炼钢时，可用作细化晶粒的脱氧剂。
钒在钢中除了固溶钒外，还可形成VC、V2C、VN、FeV2O4、V2O3、VO和V2O5等，其中VC往往形成缺碳的V4C3。因此钢中钒的碳化物常是V4C3和V2C形态。
钒除了与氢氟酸作用外，它不和非氧化性酸作用。它能溶于硝酸或硝酸与盐酸的混合酸中。钒的碳化物是很稳定的，用硫酸或盐酸处理时，几乎不能溶解，只有以硝酸（或过氧化氢）氧化并经硫酸冒烟处理后才能溶解。钒以四价状态存在于溶液中，四价钒受到强氧化剂（如高锰酸钾）作用时，则变成五价钒并形成钒酸。
钒对化学分析的影响主要有两个方面：一是钒离子是有色的（五价呈黄色，四价呈蓝色），比色时需考虑色泽空白；二是五价钒是氧化剂，不稳定，易被还原，对某些有机显色剂有氧化作用。另外，五价钒能与磷、钼一起生成络合物，使磷的测定结果偏低，故常用亚铁将其还原成低价以消除其干扰。

十、钼
钼在钢中除固溶钼外，还可能形成碳化物，（Mo2C、MoC、（Fe，Mo）3C、（Fe，Mo）6C等等，氮化物（MoN）以及硼化物等。但在低合金钢中主要形态是碳化物。钼作为合金元素加入钢中，能增加钢的强度而不减其塑性和韧性，同时能使钢在高温下有足够的强度，且改善钢的耐蚀、冷脆性等。
钼只与浓硝酸、热的浓硫酸作用。而含钼钢能溶于稀硫酸和盐酸中，低合金钢中的钼主要以碳化物形态存在，不溶于稀硫酸和盐酸，但可溶于硝酸。硝酸不仅能分解钼的碳化物，且能溶解金属钼（高纯的钼还需补加几滴过氧化氢才能溶解）。对于稳定的钼碳化物加热至冒硫酸烟才能分解。（有时尚须在冒烟时滴加浓硝酸），因此在测定钼时应予注意。

十一、钨
钨是重要的合金元素之一。它的作用主要是增加钢的回火稳定性、红硬性、热强性以及形成特殊碳化物而增加其耐磨性，高速工具钢和硬质合金都必须含有较多量的钨。
钨在钢中主要以碳化物形式存在。如Fe3W3C、Fe21W2C、WC、W2C等。部分钨能溶于基体形成固溶体。此外还能形成Fe2W、W2N等。
钨不与盐酸和硫酸作用，仅微溶于硝酸、氢氟酸和王水。为了使钨溶解，可以使它形成络合物。例如在浓磷酸中由于生成磷钨酸H3[P（W3O10）4]而能促使钨溶解。金属钨还可以溶解于硝酸—氢氟酸中。这是由于六价钨能与氟离子生成稳定的络合物而进入溶液。钨亦溶于过氧化氢中。曾经有人用过氧化氢与草酸的混合物溶解钨铁，甚为快速。细粉末状的钨溶于煮沸的苛性碱金属钨酸盐并析出氢气。
钨的碳化物对还原性酸一般是稳定的。它们仅溶于氧化性酸溶液中。含钨钢通常易溶于盐酸（1+1）或硫酸（1+4）中。当用盐酸和硫酸处理钢样时，金属钨及其碳化物以重质黑色粉末状沉于容器底部，需缓慢滴加硝酸氧化，使其转化为钨酸，否则会使较多的铁、铬、钒、钼、钛、锆、锡、硅、磷等夹杂在钨酸中。钨酸稍溶于过量的盐酸和硝酸的混合酸中。在重量法或容量法中，以钨酸形式析出时，必须注意到上述情况。
钨对化学分析的影响是严重的，主要是因为钨含量高时极易水解产生混浊。要将其完全分离是困难的，并且用钨酸的形式分离时还会有吸附。消除这种影响的方法有三种：一是加磷酸、酒石酸或柠檬酸掩蔽；二是冒硫酸或高氯酸烟时钨酸脱水后过滤；三是用强碱使钨酸转变为可溶性的钨酸钠。

十二、铝
铝是钢的良好的脱氧剂、去气剂和致密剂之一。在不同的条件下，铝对钢的影响不一样。作为合金元素加入，可提高钢的抗氧化性，改善钢的电磁性能，在耐热钢中提高热强性，在渗氮钢中促使形成坚硬耐磨耐蚀的渗氮层。
铝在钢中主要以金属固溶体形态存在，此外还可形成氮化铝（AlN）、氧化铝（Al2O3），以及（FeMn）O•Al2O3、CaO•Al2O3和AlOxNy等夹杂物。
铝不与浓硝酸和浓硫酸发生作用。在稀硝酸中反应非常缓慢，易溶于盐酸。铝的氧化物在化学性质上是很稳定的，但是AlN很活泼，易溶于酸。所谓“酸溶铝”系指金属铝和氮化铝而言。“酸不溶于铝”主要指铝的氧化物。铝的氧化物不是绝对不溶解于酸，只是极少溶解于酸。而且随溶样酸的不同和温度不同而有差异。
铝在化学分析中有两点注意：一是在盐酸介质中AlCl3过热状态下易蒸发损失。二是铝与铁、铬、钛等元素常伴随在一起，加之铝是两性元素，因此在分离和测定铝时手续仍比较麻烦复杂。

十三、铌
铌在钢中主要以铌化物的形态存在。主要有NbC、Fe2Nb，其它形式有NbN、Nb2O2、Nb2O5等（其中NbC同VC一样，常因缺碳而形成Nb4C3，而Fe2Nb又因缺位或其它原因使其化学成分与Fe3Nb2相近，因此文献上常常写成Fe3Nb2）。
铌作为合金元素加入钢中，能显著地提高钢的强度和抗腐蚀性，改善钢的焊接性能。钢中铌通常为0.1-1%左右，普通低合金钢中铌含量在0.015-0.050%，而在高温用的结构钢中含铌量可达3%。
铌不溶于盐酸、硝酸及硫酸中，但易溶于氢氟酸和硝酸的混合酸中，它与氢氟酸能缓慢地作用。它可以和熔融的苛性碱迅速发生反应生成铌酸盐，它与碱溶液能发生较显著的作用。所有铌化物对稀酸是稳定的，Fe2Nb只溶于含氧化剂的酸性溶液中。NbC和NbN可以溶于硝酸—氢氟酸、氢氟酸—过氧化氢、NH4F•HF—H2O2等混合酸中。NbC还可以溶解在饱和草酸—过氧化氢中。Nb2O5可溶于氢氟酸、硫酸—氢氟酸、加热至冒烟的浓硫酸中等。
当用酸分解钢样时，铌极易水解成铌酸析出沉淀，但在酒石酸、柠檬酸、草酸盐、过氧化氢或氢氟酸存在下，铌能形成可溶性的络合物。许多方法就是利用此特性使铌保存于溶液中而进行测定。

十四、钴
钴是世界上稀少的贵重金属，因此多用于冶炼特殊的钢和合金。
钴在特殊钢种中，能改善钢的高温性能，增强钢的红硬性，提高抗氧化及耐腐蚀能力，为超硬高速钢及高温合金的重要合金化元素，钴在钢和合金中的含量范围较大，在特殊的钴基高温合金中可高达50%左右，而在原子能和某些工业的钢种里，含钴量要求低于一定范围。（例如：在0.01%左右）
钴在钢中绝大部分以固溶体的形态存在，并不形成碳化物。
钴在稀盐酸和硫酸中反应很缓慢，能逐渐溶解，在热的盐酸中溶解较快，易溶于稀硝酸和王水，在浓硝酸中激烈反应。
钴离子是粉红色的，在比色分析时要注意消除其色泽影响。

十五、硼
为了改善钢的某些性能，常常向钢中加一定量的硼。比如在普通钢和结构钢中加入微量硼（一般平均含量在0.003%左右），可提高钢的淬透性，从而能提高零件截面性能的均匀性，在球光体耐热钢中加入微量硼可提高钢的高温强度，而在奥氏体钢中加入0.025%硼可提高钢的蠕变强度。用硼可节约镍、铬、钒、钼、钨等稀缺金属，可弥补我国镍、铬资源的不足。
硼在钢中除了以固溶体形态存在外，还可能形成各种硼化物。有碳硼化物[如Fe3（CB）、Fe23（CB）6]、氮化物（如BN）和氧化物（如B2O3）等等，在高硼钢中还会形成Fe2B、TiB等金属的硼化物。
在钢铁中硼的分析的主要内容常常有：全硼、“酸溶硼”和“酸不溶硼”等区别。所谓全硼是指固溶硼和化合硼的总量、“酸溶硼”常常是指能溶于5N硫酸中的固溶硼和碳硼化物中的硼。“酸不溶硼”就是指不溶于5N硫酸的其它一些硼化物，主要是BN、B2O3等等。
“酸不溶硼”并不是绝对的不溶解于酸，而是随着溶样酸的种类不同和溶解过程中是否加氧化剂（高锰酸钾、过氧化氢）而有所不同。“酸不溶硼”的残渣一般经碱融处理后均可溶解。

十六、稀土元素
一般所说的稀土元素，是指元素周期表中原子序数为57-71的镧系元素以及周期表ⅢB族中的钪和钇，共17个元素。由于这些元素大都是在矿石中共生，而且化学性质也很相似，所以归为一类。在我国钢号中用“Xt”表示。
稀土元素的分类方法主要有两种：
1、将稀土元素分为两组
铈族元素：镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕等七个元素。
钇族元素：钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钇、钪等十个元素。
2、将稀土元素分为三组
铈族元素：（轻稀土）镧、铈、镨、钕、钷、钐等六个元素。
铽族元素：（中稀土）铕、钆、铽等三个元素。
钇族元素：（重稀土）镝、钬、铒、铥、镱、镥、钇、钪等八个元素。
稀土元素在钢中，半数以上进入碳化物中，小部分进入夹杂物中，其余部分存在于固溶体中。稀土元素对氧、硫、磷、氮、氢等的亲和力都很强，和砷、锑、铅、铋、锡等也都能形成熔点较高的化合物。因此是很好的脱气、脱硫和清除其它有害杂质的加入剂。钢中加入少量稀土，能提高钢的流动性，从而改善钢的表面质量；能显著提高不锈耐酸钢的热加工塑性。结构钢中加入稀土元素能提高其塑性和韧性，减弱可逆回火脆性等等。
稀土元素的性质极为相似，不易相互分离，一般皆以其混合物的形式加入钢中。因此，一般的分析也即测定其总量。然而，由于冶金技术和分析技术的发展，钢中加入单个稀土元素的方法日渐增多。
稀土元素易溶于酸。Ce+4具有氧化性，对氧化还原反应有一定影响。

17、铜
铜在退火钢中主要以固溶体或极微细的金属夹杂物形态存在。一般当铜含量大于0.8%时会出现后一种游离形态。
铜在钢中的含量一般在0.02%以下。通常它是钢中的有害杂质，使钢的机械性能降低，并在加热时导致金属表面的氧化，影响钢的质量。但有时也特意往钢中加入铜以代替部分镍。在低碳低合金钢中，特别与磷同时存在时，可提高钢的抗大气腐蚀性能。2-3%铜在奥氏体不锈钢中可提高其对硫酸、磷酸及盐酸等的抗腐蚀性及对应力腐蚀的稳定性。
铜不溶于稀盐酸或稀硫酸，但易溶于硝酸或热的浓硫酸。
铜在比色分析中的影响主要是在铜含量高时有色泽影响，应考虑色泽空白。

十八、氮
气体对钢的质量影响很大，在大多数情况下，气体的存在使钢发脆并出现裂缝，降低耐蚀性等弊病。氮在钢中一般含量应不大于0.008%，但在某些情况下，例如在镍铬钢、铬锰钢中加入少量氮，它起着加入合金元素的作用，代替了相当部分的镍。除此，根据需要还对钢进行表面渗氮处理，以此增加钢的硬度和耐磨性能。也显著改善其耐蚀性能。
钢中氮主要是以氮化物（如Fe4N、Mn3N2、AlN、BN、TiN、VN、CrN等等）形态存在，只有极少数的一部分成为固溶体。
按物理性质和键的特性，氮化物可分为两类：金属氮化物和非金属氮化物。而金属氮化物又分为非过渡金属氮化物和过渡金属氮化物两种。钛副族、钒副族的金属氮化物以及非金属氮化物常常属于难溶的氮化物。这些氮化物溶解需用高氯酸或硫酸冒烟处理，或采用硫酸钾—硫酸“湿法熔融”。除上述难溶的氮化物以外，其它氮化物都能溶于稀酸。
应用化学方法溶样，只能测定钢中化合氮和固溶的氮，而吸附在金属表面或处于金属气孔的氮，呈分子形式，无法测定。总氮量的测定，需靠真空熔融或其它物化法。