鋼的化學(xué)成分是鋼中各種元素的質(zhì)量百分比， 鋼的成分分析是鑒定鋼中所含元素的含量百分比。鋼除含碳以外，還含有少量錳(Mn)、硅(Si)、硫(S)、磷(P)、氧 (O) 、氮 (N) 和氫 (H)等元素。這些元素并非為改善鋼材質(zhì)量有意加入的，而是由礦石及冶煉過程中帶入的，故稱為雜質(zhì)元素。這些雜質(zhì)對(duì)鋼性能是有一定影響，為了保證鋼材的質(zhì)量，在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)各類鋼的化學(xué)成分都作了嚴(yán)格的規(guī)定。

硫（S）

01

硫來源于煉鋼的礦石與燃料焦炭。它是鋼中的一種有害元素。硫以硫化鐵(FeS)的形態(tài)存在于鋼中，F(xiàn)eS和Fe形成低熔點(diǎn)(985°C)化合物。而鋼材的熱加工溫度一般在1150~1200°C以上,所以當(dāng)鋼材熱加工時(shí)，由于 FeS化合物的過早熔化而導(dǎo)致工件開裂，這種現(xiàn)象稱為“熱脆”。含硫量愈高，熱脆現(xiàn)象愈嚴(yán)重，故必須對(duì)鋼中含硫量進(jìn)行控制。高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼: S<0.02%~0.03%;優(yōu)質(zhì)鋼: S<0.03%~0.045%;普通鋼:S<0.055%~0.7%以下。

磷（P）

02

磷是由礦石帶入鋼中的，一般說磷也是有害元素。磷雖能使鋼材的強(qiáng)度、硬度增高，但引起塑性、沖擊韌性顯著降低。特別是在低溫時(shí)，它使鋼材顯著變脆，這種現(xiàn)象稱”冷脆”。冷脆使鋼材的冷加工及焊接性變壞，含磷愈高，冷脆性愈大，故鋼中對(duì)含磷量控制較嚴(yán)。高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼:P<0.025%;優(yōu)質(zhì)鋼: P<0.04%;普通鋼: P<0.085%。

錳（Mn)

03

錳是煉鋼時(shí)作為脫氧劑加入鋼中的。由于可以與硫形成高熔點(diǎn)(1600°C)的 MnS，一定程度上消除了硫的有害作用。錳具有很好的脫氧能力，能夠與鋼中的FeO成為MnO進(jìn)入爐渣，從而改善鋼的品質(zhì)，特別是降低鋼的脆性，提高鋼的強(qiáng)度和硬度。因此，錳在鋼中是一種有益元素。一般認(rèn)為，鋼中含錳量在0.5%~0.8%以下時(shí)，把錳看成是常存雜質(zhì)。技術(shù)條件中規(guī)定，優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼中，正常含錳量是0.5%0.8%;而較高含錳量的結(jié)構(gòu)鋼中，其量可達(dá)0.7%~1.2%。

硅（Si）

04

硅也是煉鋼時(shí)作為脫氧劑而加入鋼中的元素硅與鋼水中的FeO能結(jié)成密度較小的硅酸鹽爐渣而被除去，因此硅是一種有益的元素。硅在鋼中溶于鐵素體內(nèi)使鋼的強(qiáng)度、硬度增加，塑性、韌性降低。鎮(zhèn)靜鋼中的含硅量通常在0.1%~0.37%，沸騰鋼中只含有0.03%~0.07%。由于鋼中硅含量一般不超過0.5%，對(duì)鋼性能影響不大。

氧（O）

05

氧在鋼中是有害元素。它是在煉鋼過程中自然進(jìn)入鋼中的，盡管在煉鋼末期要加入錳、硅、鐵和鋁進(jìn)行脫氧，但不可能除盡。氧在鋼中以FeO、Mno、SiO2、AI203等夾雜形式，使鋼的強(qiáng)度、塑性降低。尤其是對(duì)疲勞強(qiáng)度、沖擊韌性等有嚴(yán)重影響。

氮（N)

06

鐵素體溶解氮的能力很低。當(dāng)鋼中溶有過飽和的氮，在放置較長(zhǎng)一段時(shí)間后或隨后在200~300°C加熱就會(huì)發(fā)生氮以氮化物形式的析出，并使鋼的硬度、強(qiáng)度提高，塑性下降，發(fā)生時(shí)效。鋼液中加入AI、Ti或V進(jìn)行固氮處理使氮固定在AIN、TiN或VN中，可消除時(shí)效傾向。

?氫（H)

07

鋼中溶有氫會(huì)引起鋼的氫脆、白點(diǎn)等缺陷。白點(diǎn)常在軋制的厚板、大鍛件中發(fā)現(xiàn)，在縱斷面中可看到圓形或橢圓形的白色斑點(diǎn);在橫斷面上則是細(xì)長(zhǎng)的發(fā)絲狀裂紋。鍛件中有了白點(diǎn)，使用時(shí)會(huì)發(fā)生突然斷裂，造成不測(cè)事故。因此，化工容器用鋼，不允許有白點(diǎn)存在。氫產(chǎn)生白點(diǎn)冷裂的主要原因是因?yàn)楦邷貖W氏體冷至較低溫時(shí)，氫在鋼中的溶解度急劇降低。當(dāng)冷卻較快時(shí)，氫原子來不及擴(kuò)散到鋼的表面而逸出，就在鋼中的一些缺陷處由原子狀態(tài)的氫變成分子狀態(tài)的氫。氫分子在不能擴(kuò)散的條件下在局部地區(qū)產(chǎn)生很大壓力，這壓力超過了鋼的強(qiáng)度極限而在該處形成裂紋，即白點(diǎn)。

具有一定化學(xué)成分的鋼，通過相應(yīng)的加工和適當(dāng)?shù)臒崽幚恚梢垣@得所需要的性能。鋼鐵冶煉時(shí)，要進(jìn)行爐前快速分析;成材時(shí)，要進(jìn)行成品分析;選材使用和科學(xué)試驗(yàn)時(shí)，有時(shí)也需要進(jìn)行成分分析?？傊摰某煞址治鍪菍?dǎo)冶金廠不斷改進(jìn)生產(chǎn)加工工藝、提高產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)符合標(biāo)準(zhǔn)的鋼材產(chǎn)品，以及指導(dǎo)用戶合理選材、正確進(jìn)行冷熱加工和熱處理的重要依據(jù)。

鋼的成分分析方法

成分分析：通過儀器分析手段確定樣品的成分及其比例后，通過對(duì)照所提供的材料牌號(hào)對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的要求，判定其是否符合標(biāo)準(zhǔn)要求。牌號(hào)鑒定：通過儀器分析手段確定樣品的成分及其比例后，查找對(duì)應(yīng)該材料類型的標(biāo)準(zhǔn)，為客戶推薦與該材料成分含量最接近的牌號(hào)。牌號(hào)推薦可以為客戶提供一定的應(yīng)用參考信息。其他分析方法：電感耦合等離子發(fā)射光譜，電火花發(fā)射直讀光譜（OES），電感耦合等離子體質(zhì)譜，滴定法，重量法，X射線熒光光譜，氮氧氫分析儀。