钢中五种有害的元素
钢铁5大元素
钢铁中的元素（除铁外）可简单分为两大类：五大元素和稀少元素。
五大元素即指碳、硅、锰、硫、磷；稀少元素主要指氮、氢、氧等气体元素和合金元素。
当然所有元素都可能影响钢料的生产、制造及其性质，元素间也可能彼此影响。
另外，某元素对某一钢种有益，但在另外一种钢种中就可能有害。
下面简要介绍下五大元素对钢性能的影响：1、碳碳是影响钢的组织和性能的主要元素。
在钢中碳主要以渗碳体的形式存在。
当钢的含碳量≤1.0％时，随着含碳量的增加，钢的强度和硬度提高，而塑性和韧性不断下降。
这是因为在以铁素体（ferrite）为基体的钢中，层片状渗碳体起着强化作用，钢中珠光体(pearlite)含量愈多，则强度和硬度愈高（张万昌，2000）。
炼钢厂所生产的极低碳钢(IF钢，Interstitial Free 钢)，是在炼钢过程中加入铌和钛元素以制约碳元素的形成，这种极低碳钢超深冲性良好，主要用于汽车工业。
在冷轧厂中最常见的卷板低碳钢为碳含量0.08％的SAE1008钢种，作为各大产业产品用钢的原料。
但是，当钢中含碳量>1.0％以后、钢中出现网状渗碳体，这时钢的硬度虽随着含碳量的增加而不断提高，却导致钢的强度下降。
钢中含碳量愈多，渗碳体网愈严重，网的厚度也越大。
所以高碳钢的性能硬而脆，仅作工具用。
2、硅硅是在钢冶炼生产过程中由原料（铁矿石、废钢铁、脱氧剂等）所带入的(王章忠，2001)，硅溶于α－Fe中形成固溶体，提高钢的强度和硬度。
所以，硅是钢中的有益元素，在钢中硅的含量<0.5％（张万昌，2000）。
但是在一般具有无氧化炉（NOF）的连续退火线的热浸镀锌厂中，所使用的低碳钢(冷轧板)，其硅成分一般为0.03％max,最好不得超过0.04％，否则钢带进入460℃左右的锌槽之后，无法取得良好的着锌状态。
3、锰锰是在钢冶炼生产过程中由原料（铁矿石、废钢铁、脱氧剂等）所带入的，锰溶于α－Fe和渗碳体中使钢的强度和硬度提高，此外锰和硫化合成MnS，可以减轻硫对钢的危害，所以锰也是钢中的有益元素（张万昌，2000）。
钢中五种有害的元素
钢中五种有害的元素钢是人们构筑桥梁、造船、建筑中重要的建筑材料。
其中，钢中一般包含着汞、砷、镉、铬、铅等有害元素，这对人类和环境有害。
汞元素是分析钢中有害元素最重要的一种。
它是一种硬度较低的有毒金属，其重金属氢化物会造成严重的环境污染问题。
这些毒性物质不仅会影响动物和植物，而且它们还会对人类的身体健康造成不小的负面影响。
同时，人类的接触汞的情况也会增加，这可能会给人类的身体带来更多的毒性危害。
砷也是钢中一种有害元素，它是一种金属元素，砷也有分析钢中元素的必要性。
砷可以以蒸汽、气态、沉淀物等形式出现，它的毒性严重，砷作为有毒微量元素，当它通过空气、水或土壤转移到人体体内时，可对生物体的神经和消化系统造成毒性危害。
严重时会对人体的肝脏、肾脏等器官造成伤害，甚至可能引起癌症。
镉也是分析钢中有害元素的一种。
镉是一种金属元素，它在水中和有机物中存在，其中水体中的长期积累可能会带来毒性危害。
镉在人类体内也存在危害，它可能大量堆积在人体脏器和骨骼中，对婴儿和小儿的脑发育影响极大。
从生态环境的角度来说，镉也在空气、水体中污染环境，而野生动植物的生存也面临巨大的威胁。
铬也是钢中有害元素。
铬有高氧化性，其化合物非常分散，在人体体内会阻碍脚氨酸合酶，导致血红蛋白水平降低，影响药物代谢，可以造成消化系统疾病、肝肾损伤等不良后果。
从环境污染的角度来看，当铬进入大气、土壤和水中时，它能影响水体的健康，因为它们会与水中的其他有机物结合，形成具有毒性成分的络合物。
最后，还有铅，它也是有害元素的一种。
由于它的毒性特性，铅可以影响血管系统和中枢神经系统，尤其是在孕妇身上，它也可能会造成婴儿发育问题和先天性残疾。
而且，铅也是一种高毒性金属，长期暴露于铅可能会引起脑损伤、血液造血系统损伤、生殖系统损伤等危害。
以上就是关于钢中有害元素分析的一些介绍，由此可见，钢中的有毒元素不仅会危害人们的健康，还会污染环境，应加强对钢中有害元素的控制，以保护人们的健康环境。
钢铁中五大元素的作用与危害及其分析方法
钢铁中五大元素的作用与危害及其分析方法作者：刘张50905022010 应化2班钢铁是铁与C(碳)、Si(硅)、Mn(锰)、P(磷)、S(硫)以及少量的其他元素所组成的合金。
其中除Fe(铁)外，C的含量对钢铁的机械性能起着主要作用，故统称为铁碳合金。
它是工程技术中最重要、用量最大的金属材料。
钢铁生产流程包括：矿山开采→选矿→烧结→炼铁→炼钢→连铸→轧钢等。
钢铁工业是最重要的基础工业，是其他工业发展的物质基础。
有了钢铁，就使得中国国民经济的技术改造成为可能。
同时，钢铁工业的发展也有赖于煤炭工业、采掘工业、冶金工业、动力、运输等工业部门的发展。
由于钢铁工业与其他工业的关系十分密切，因此许多国家都把发展钢铁工业放在十分重要的地位，并把这种发展与国民经济各部门的发展互相协调起来，保持正常的比例关系。
针对此块精英人才，也是目前我国最稀缺的。
五大元素是特指钢铁中的碳、硫、硅、磷、锰五种元素。
五大元素各个化学元素对钢的性能有以下的影响：1、碳(C) 碳是钢铁的主要成分之一它直接影响着钢铁的性能。
碳是区别铁与钢，决定钢号、品级的主要标志。
碳是对钢性能起决定作用的元素。
碳在钢中可作为硬化剂和加强剂，正是由于碳的存在，才能用热处理的方法来调节和改善其机械性能，钢中含碳量增加，屈服点和抗拉强度升高，但塑性和冲击性降低，当碳量0.23%超过时，钢的焊接性能变坏，因此用于焊接的低合金结构钢，含碳量一般不超过0.20%。
碳量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力，在露天料场的高碳钢就易锈蚀；此外，碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性。
2、硅(Si)：由原料矿石引入或脱氧及特殊需要而有意加入，在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂，所以镇静钢含有0.15－0.30%的硅。
如果钢中含硅量超过0.50-0.60%,硅就算合金元素。
硅能显著提高钢的弹性极限，屈服点和抗拉强度，故广泛用于作弹簧钢。
在调质结构钢中加入1.0－1.2%的硅，强度可提高15－20%。
有害元素对高炉冶炼的影响
有害元素对高炉冶炼的影响有害元素通常指硫（S）、磷（P）、钾（K）、钠（Na）、铅（Pb）、Zn （锌）、As（砷）、Cu。
通常高炉冶炼对铁矿石要求如下：Pb＜0.1%、Zn＜0.1%、As＜0.07%、Cu＜0.2%、K2O+Na2O≤0.25%。
硫（S）：硫对钢材是最为有害的成份，它使钢材产生“热脆性”。
铁矿石中硫含量高，高炉脱硫成本增大，所以入炉铁矿石含硫愈少愈好。
λ磷（P）：磷对钢材来说也是常见有害元素之一，它使钢材产生“冷脆性”。
铁矿石中的磷，在高炉冶炼时100%进入生铁，烧结也不能脱磷，控制生铁含磷量主要是靠控制铁矿石含磷量。
脱磷只能通过炼钢来进行，增加了炼钢的脱磷成本。
因此，铁矿石含磷越低越好。
λ碱金属：碱金属主要有钾和钠。
钾、钠对高炉的影响不是正比例性质，高炉本身有一定的排碱能力，碱金属在控制范围内对高炉影响不大。
但是入炉铁矿石碱金属含量太多，超过高炉排碱能力，就会形成碱金属富集，导致高炉中上部炉料碱金属含量大大超过入炉料原始水平。
铁矿石含有较多的碱金属极易造成软化温度降低，软熔带上移，不利于发展间接还原，造成焦比升高。
球团含有碱金属会造成球团异常膨胀引起严重粉化，恶化料柱透气性。
碱金属对焦炭性能破坏也很严重。
另外，高炉中上部碱金属化合物黏附在炉墙上，促使炉墙结厚、结瘤并破坏砖衬。
因此，铁矿石含碱金属越低越好。
λ铅（Pb）：铅在高炉中几乎全部被还原，由于密度高达11.34t∕m³，故沉于死铁层之下，易破坏炉底砖缝，有可能会造成炉底烧穿。
λ锌（Zn）：锌很容易气化，锌蒸汽容易进入砖缝，氧化成为ZnO后膨胀，破坏炉身上部耐火砖衬。
λ砷（As）：砷对钢材来说也是有害元素之一，它使钢材产生冷脆性，使得钢材焊接性能变差。
铁矿石中砷基本还原进入生铁，影响生铁质量。
此外砷在烧结过程中挥发，对环境影响较大。
λ铜（Cu）：铜会使钢材“热脆”，钢材不易轧制和焊接。
少量铜能改善钢的耐蚀性。
在高炉冶炼中，铜全部还原进入生铁中。
钢材中的化学元素
钢材中除了主要化学成分铁以外，还含有少量的碳、硅、锰、磷、硫、氧、氮、钛、钒等元素，这些元素虽然含量少，但对钢材性能有很大影响，近期，供方频频发生混料及材质中钢材化学成ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ不符现象，为了对后续风险有所评估，笔者收集了一些钢材的化学成分对钢材性能的影响知识，供借鉴。
一、碳（C）：1、所有碳素钢的性能主要取决于含C量，钢中含碳量增加，屈服点和抗拉强度升高，但塑性和冲击性降低，0.8%以下的碳钢抗拉强度与含碳量成正比增加，塑性及韧性则相反，含C量>0.8%的碳钢，强度及塑性均低，但硬度很高，但当含碳量在1.0%以上时，随着含碳量的增加，钢材的强度反而下降。所以含C量不同的钢经处理后显示的性质就不同。含碳量越高，钢的硬度就越高，但是它的可塑性和韧性就越差。碳量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力，在露天料场的高碳钢就易锈蚀。2、随着含碳量的增加，钢材的焊接性能变差（含碳量大于0.3%的钢材，可焊性显著下降），冷脆性和时效敏感性增大，耐大气锈蚀性下降。一般工程所用碳素钢均为低碳钢，即含碳量小于0.25%；工程所用低合金钢，其含碳量小于0.52%。
二、硅（Si）：1、在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂，是钢中的有益元素。所以镇静钢含有0.15－0.30%的硅。如果钢中含硅量超过0.50-0.60%,硅就算合金元素。硅含量较低（小于1.0%）时，能提高钢材的强度，而对塑性和韧性无明显影响。它可以提高钢的硬度，但是可塑性和韧性下降，电工用的钢中含有一定量的硅，能改善软磁性能。2、硅能显著提高钢的弹性极限，屈服点和抗拉强度，故广泛用于作弹簧钢。在调质结构钢中加入1.0－1.2%的硅，强度可提高15－20%。3、硅和钼、钨、铬等结合，有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用，可制造耐热钢。4、含硅1－4%的低碳钢，具有极高的导磁率。5、硅量增加，会降低钢的焊接性能。
钢材中各元素对性能性的影响
钢材中各元素对性能性的影响1、碳（C）：钢中含碳量增加，屈服点和抗拉强度升高，但塑性和冲击性降低，当碳量0.23%超过时，钢的焊接性能变坏，因此用于焊接的低合金结构钢，含碳量一般不超过0.20%。
碳量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力，在露天料场的高碳钢就易锈蚀；此外，碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性。
2、硅（Si）：在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂，所以镇静钢含有0.15－0.30%的硅。
如果钢中含硅量超过0.50-0.60%,硅就算合金元素。
硅能显著提高钢的弹性极限，屈服点和抗拉强度，故广泛用于作弹簧钢。
在调质结构钢中加入 1.0－1.2%的硅，强度可提高15－20%。
硅和钼、钨、铬等结合，有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用，可制造耐热钢。
含硅1－4%的低碳钢，具有极高的导磁率，用于电器工业做矽钢片。
硅量增加，会降低钢的焊接性能。
3、锰（Mn）：在炼钢过程中，锰是良好的脱氧剂和脱硫剂，一般钢中含锰0.30-0.50%,在碳素钢中加入0.70%以上时就算“锰钢”，较一般钢量的钢不但有足够的韧性，且有较高的强度和硬度，提高钢的淬性，改善钢的热加工性能，如16Mn钢比A3屈服点高40%。
含锰11－14%的钢有极高的耐磨性，用于挖土机铲斗，球磨机衬板等。
锰量增高，减弱钢的抗腐蚀能力，降低焊接性能。
4、磷（P）：在一般情况下，磷是钢中有害元素，增加钢的冷脆性，使焊接性能变坏，降低塑性，使冷弯性能变坏。
因此通常要求钢中含磷量小于0.045%，优质钢要求更低些。
5、硫（S）：硫在通常情况下也是有害元素。
使钢产生热脆性，降低钢的延展性和韧性，在锻造和轧制时造成裂纹。
硫对焊接性能也不利，降低耐腐蚀性。
所以通常要求硫含量小于0.055%，优质钢要求小于0.040%。
在钢中加入0.08-0.20%的硫，可以改善切削加工性，通常称易切削钢。
6、铬（Cr）：在结构钢和工具钢中，铬能显著提高强度、硬度和耐磨性，但同时降低塑性和韧性。
钢材中各元素对性能性的影响
钢材中各元素对性能性的影响1、碳（C）：钢中含碳量增加，屈服点和抗拉强度升高，但塑性和冲击性降低，当碳量0.23%超过时，钢的焊接性能变坏，因此用于焊接的低合金结构钢，含碳量一般不超过0.20%。
碳量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力，在露天料场的高碳钢就易锈蚀；此外，碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性。
2、硅（Si）：在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂，所以镇静钢含有0.15－0.30%的硅。
如果钢中含硅量超过0.50-0.60%,硅就算合金元素。
硅能显著提高钢的弹性极限，屈服点和抗拉强度，故广泛用于作弹簧钢。
在调质结构钢中加入 1.0－1.2%的硅，强度可提高15－20%。
硅和钼、钨、铬等结合，有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用，可制造耐热钢。
含硅1－4%的低碳钢，具有极高的导磁率，用于电器工业做矽钢片。
硅量增加，会降低钢的焊接性能。
3、锰（Mn）：在炼钢过程中，锰是良好的脱氧剂和脱硫剂，一般钢中含锰0.30-0.50%,在碳素钢中加入0.70%以上时就算“锰钢”，较一般钢量的钢不但有足够的韧性，且有较高的强度和硬度，提高钢的淬性，改善钢的热加工性能，如16Mn钢比A3屈服点高40%。
含锰11－14%的钢有极高的耐磨性，用于挖土机铲斗，球磨机衬板等。
锰量增高，减弱钢的抗腐蚀能力，降低焊接性能。
4、磷（P）：在一般情况下，磷是钢中有害元素，增加钢的冷脆性，使焊接性能变坏，降低塑性，使冷弯性能变坏。
因此通常要求钢中含磷量小于0.045%，优质钢要求更低些。
5、硫（S）：硫在通常情况下也是有害元素。
使钢产生热脆性，降低钢的延展性和韧性，在锻造和轧制时造成裂纹。
硫对焊接性能也不利，降低耐腐蚀性。
所以通常要求硫含量小于0.055%，优质钢要求小于0.040%。
在钢中加入0.08-0.20%的硫，可以改善切削加工性，通常称易切削钢。
6、铬（Cr）：在结构钢和工具钢中，铬能显著提高强度、硬度和耐磨性，但同时降低塑性和韧性。
各种元素对钢材性能的影响
1、碳（C）：钢中含碳量增加，屈服点和抗拉强度升高，但塑性和冲击性降低，当碳量0.23%超过时，钢的焊接性能变坏，因此用于焊接的低合金结构钢，含碳量一般不超过0.20%。
碳量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力，在露天料场的高碳钢就易锈蚀；此外，碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性。
2、硅（Si）：在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂，所以镇静钢含有0.15－0.30%的硅。
如果钢中含硅量超过0.50-0.60%,硅就算合金元素。
硅能显著提高钢的弹性极限，屈服点和抗拉强度，故广泛用于作弹簧钢。
在调质结构钢中加入1.0－1.2%的硅，强度可提高15－20%。
硅和钼、钨、铬等结合，有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用，可制造耐热钢。
含硅1－4%的低碳钢，具有极高的导磁率，用于电器工业做矽钢片。
硅量增加，会降低钢的焊接性能。
3、锰（Mn）：在炼钢过程中，锰是良好的脱氧剂和脱硫剂，一般钢中含锰0.30－0.50%。
在碳素钢中加入0.70%以上时就算“锰钢”，较一般钢量的钢不但有足够的韧性，且有较高的强度和硬度，提高钢的淬性，改善钢的热加工性能，如16Mn钢比A3屈服点高40%。
含锰11－14%的钢有极高的耐磨性，用于挖土机铲斗，球磨机衬板等。
锰量增高，减弱钢的抗腐蚀能力，降低焊接性能。
4、磷（P）：在一般情况下，磷是钢中有害元素，增加钢的冷脆性，使焊接性能变坏，降低塑性，使冷弯性能变坏。
因此通常要求钢中含磷量小于0.045%，优质钢要求更低些。
5、硫（S）：硫在通常情况下也是有害元素。
使钢产生热脆性，降低钢的延展性和韧性，在锻造和轧制时造成裂纹。
硫对焊接性能也不利，降低耐腐蚀性。
所以通常要求硫含量小于0.055%，优质钢要求小于0.040%。
在钢中加入0.08-0.20%的硫，可以改善切削加工性，通常称易切削钢。
6、铬（Cr）：在结构钢和工具钢中，铬能显著提高强度、硬度和耐磨性，但同时降低塑性和韧性。
铬又能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性，因而是不锈钢，耐热钢的重要合金元素。
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钢中五种有害的元素是指：Pb-铅，Sn-锡，As-砷，Sb-锑，Bi-铋，
1. Pb-铅
周期系第Ⅳ A族元素，原子序数82，原子量270.2，熔点327.5℃，沸点1740℃，密度11.34g/cm3,银灰色重金属，质柔软。
钢中残余铅极微，因绝大部分铅在冶炼过程中以蒸汽逸出钢液。
由于铅和铁不生成固熔体，一般它是以微小的球状形态而存在于钢中，易发生偏析，对钢的性质有一定不良影响，铅能使钢的塑性略有降低，使钢的冲击值有较大降低。
如因特殊用途则是在浇注过程中加入，钢中含少量铅可改善钢的切削加工性能。
2. Sn-锡
周期系第Ⅳ A族元素，原子序数50，原子量118.69，有白锡，灰锡，脆锡三种同素异构体，密度：白锡7.28 g/cm3,灰锡5.75 g/cm3,，脆锡6.32-6.56g/cm3,熔点：白锡231.88℃，
灰锡231.99℃，脆锡231.99℃。
沸点：白锡2260℃，灰锡2270℃，脆锡2260℃。
锡可大大降低钢及合金的高温机械性能，对钢的加工性能也十分有害。
在钢中加入少量锡时能提高钢的耐腐蚀性，其强度也有一定提高，而对塑性却影响不大。
3. As-砷
周期系Ⅴ A族元素，原子序数33，原子量74.92，俗名砒，有灰，黄，黑三种同素异构体，密度5.727 g/cm3，熔点717℃，613℃升华。
砷在钢中常以Fe
2As,Fe
3
As
2
,FeAs及固溶体形式存在，易发生偏析现象，砷与磷，
锑同族，对钢性能影响有类似之处，砷能提高钢的抗拉强度和屈服点，增强抗腐蚀和抗氧化性能，但砷含量较高时（如大于0.2%），则使钢的脆性增加，延伸率，断面收缩率及冲击韧性降低，并影响焊接。
4. Sb-锑
周期系Ⅴ A族元素，原子序数51，原子量121.8，密度6.684g/cm3, 熔点630.74℃，沸点1750℃，锑对钢的性质有恶劣影响，一般使钢的强度降低，脆性增加，但如在钢中加入一定量的锑，会不同程度的提高钢的抗腐蚀能力及耐磨性。
5. Bi-铋
周期系Ⅴ A族元素，原子序数83，原子量208.98，密度9.8g/cm3, 熔点271.4℃，沸点1560±5℃，由于铋在钢中含量几乎不熔，在冶炼过程中，绝大部分以蒸汽逸出，故铋在钢中含量极微。
它易偏析于晶间，相间，它在晶间浓度甚至可为在合金整体浓度的8100倍，它的存在因而引起钢的脆性，它能使不锈钢热态韧性降低，如含铋量较多，还会降低钢的塑性，影响钢的高温强度，致使不锈钢挤压材产生裂纹。
如作特殊用途加入少量铋入钢中，则可显著改善钢的切削加工性能。
科技的迅速发展,对钢铁材料提出了更高的要求。
石油钻采行业在特殊条件下,例如含有腐蚀介质(如H2 S、CO2 、Cl-等)的环境,对石油管材的质量提出了
严格要求。
因此,必须用高洁净的、有害元素少的钢材来生产石油管材。
抗硫化氢(H2 S)的石油套管(钢级:T95、TP8OSS等)。
直读光谱仪作为钢材检测的重要手段，在检测C、S、Si、Mn、P、Ni等元素的同时可对五害元素进行分析，将其控制于合理的含量范围、。