钢铁中五大元素
五大元素是钢铁中最重要的也是最基本的元素，五大元素的含量直接影响金属的性能和牌号，所以检测五大元素尤为重要。以下是五大元素的作用和检验依据：
一、钢铁中碳的作用与分析
碳元素是钢铁中区分钢或铁的主要依据，含碳量大于1.7%的是生铁，含碳量在0.2~1.7%的称为钢，含碳小于0.2%的称作低碳钢。碳在钢铁中有的以固溶体状态存在，有的生成碳化物（Mn 3C 、WC 、MoC 、Cr 3C 2等）。碳的含量直接影响钢的性能，当碳含量高时钢的硬度和强度增加，但是其熔点、塑性和延展性降低，使钢难于加工。生铁的强度和硬度随化合碳的增加而增高。
分析方法：
燃烧-气体容积法是目前国内外广泛采用的标准方法。本法成本低，有较高的准确度，测得结果是总碳量的绝对值。其缺点是要求有较熟练的操作技巧，分析时间较长，对低碳试样测定误差较大。
方法原理:
试样在1150～1250℃的高温O 2气流中燃烧，钢铁中的碳被氧化生成CO 2:
C + O2 = CO 2
4Fe 3C + 13 O2 = 4 CO2 + 6Fe2O 3
Mn 3C +3 O2 = CO 2 + Mn3O
3FeS +5 O2 = Fe 3O 4 +3 SO2
3MnS + 5 O2= Mn3O 4 + 3SO2
生成的CO 2与过剩的O 2经导管引入量气管，测定容积，然后通过装有KOH 溶液的吸收器，吸收其中的CO 2 CO 2十2KOH = K 2CO 3十H 2O 剩余的O 2再返回量气管中，根据吸收前后容积之差，得到CO 2的容积，据此计算出试样中碳的质量分数。
二、钢铁中硫的作用与分析
硫在钢中是一种有害元素。硫在钢铁中以MnS 、FeS 状态存在。FeS 的熔点低，最后凝固，夹杂于钢铁的晶格之间。当加热压制时，FeS 熔融，钢铁的晶粒失去连接作用而碎裂。硫的存在所引起的这种“热脆性”严重影响钢铁的性能。因此国家标准规定碳素钢中硫含量不得超过0.05%，优质钢中含硫量应不超过0.02%。
分析方法：
硫的测定方法很多。经典的硫酸钡重量法用于测定高硫试样。燃烧—滴定法具有简单、快速、准确及适应面广的特点，被广泛采用，它也是国内外的标准方法。
燃烧—滴定法中的燃烧—碘酸钾容量法： 将钢铁试样于1250～1300℃的高温下通氧燃烧，使硫全部转化为二氧化
硫，将生成的二氧化硫用淀粉溶液吸收，用碘酸钾标准溶液滴定至浅蓝色为终点:
燃烧：3FeS + 5O2 = Fe3O 4 + 3SO2
3MnS +5O2 = Mn3O 4 + 3SO2
吸收： SO 2 + H2O= H 2SO 3
滴定：KIO 3 +5KI +6HCl = 3I2 +6KCl +3H2O H 2SO 3 + I2 + H2O = H 2SO 4 + 2HI
H2SO3 + I2 + H2O = H2SO4 + 2HI
燃烧-碘量法的最大缺点是回收率不高，为防止测定结果偏低，一般是采用与试样成分、含量相近的标准样品，按分析操作步骤标定标准溶液浓度，以减小误差。
三、钢铁中磷的作用与分析
磷元素在钢铁中以固溶体磷化物存在，有时呈磷酸盐夹杂形式存在。 磷在钢中可以提高钢的抗拉强度和耐大气腐蚀作用，改善钢的切削加工性能。但磷在钢中是一种有害元素。它能使钢铁产生“冷脆性”， Fe3P 质硬，降低钢铁的塑性和韧性，降低力学性能，影响钢件的使用寿命。 分析方法
磷钼蓝光度法：在酸性溶液中，磷酸与钼酸生成黄色的磷钼杂多酸，可被硫酸亚铁、二氯化锡、抗坏血酸、硫酸肼等还原成蓝色的磷钼蓝，反应方程式如下：
H 3PO 4+12H2MoO 4=H7[P(Mo2O 7) 6]+10H2O
H 7[P(Mo2O 7) 6]+4FeSO4+2H2SO 4=H7PMo 12O 38+2Fe2(SO 4) 3+H2O
钢铁中磷的测定方法有重量法、滴定法、光度法。一般是使磷转化为磷酸，在与钼酸铵反应生成磷钼酸，在此基础上可用重量法、酸碱滴定法、磷钼蓝光度法进行测定。
四、钢铁中硅的作用与分析
硅元素是钢中有益元素，能增强钢的硬度、弹性及强度，提高抗氧化能力及耐酸性、耐腐蚀性，并能促使C 以游离态石墨状态，使钢富于流动性，易于铸造，同时它又是钢的有效脱氧剂。硅在钢中主要以FeSi 、MnSi 、FeMnSi 存在。在高碳硅钢中，一部分以SiC 存在，也有时形成固熔体或硅酸盐. 但硅含量过高使钢塑性和韧性降低。
分析方法
光度法：硅的光度分析方法中，以硅钼杂多酸光度法的研究和应用最为广泛。测定原理是：在一定的酸度下，硅酸与钼酸生成黄色硅钼杂多酸H8[Si(Mo2O7)6],可用于光度法测定硅。若用还原剂进一步将其还原成平均价为+5.67价的硅钼蓝，亦可用光度测定硅，而且更灵敏、更稳定。反应式如下： H 4SiO 4+12H2MoO 4=H8[Si(Mo2O 7) 6]+10H2O 硅钼黄可被硫酸亚铁等进一步还原为硅钼蓝：
H 8[Si(Mo2O 7) 6]+2C6H 8O 6=H8[SiMo12O 38]+2C6H 6O6+2H2O
五、钢铁中锰的作用与分析
锰元素是金属中重要的合金元素之一，锰是良好的脱氧剂和脱硫剂，能降低由于硫所引起的热脆性，然后改善钢的热加工性能，提高钢的可锻性。增加锰的含量，可提高钢的强度和硬度。做为合金，过量的锰会使钢晶粒粗化，增加回火脆敏性，降低钢的塑性和韧性。 钢铁中主要以MnS 状态存在，如S 含量较低，过量的锰可能组成Mn3C 、MnSi 、FeMnSi 等，成固熔体状态存在。
分析方法
钢铁中锰含量的分析通常采用滴定法和光度法。前者可用硝酸银(酸性条件) 定量将锰氧化成三价，用硫酸亚铁钱标准滴定溶液滴定。还可以用过硫酸铵将锰氧化成七价，以亚砷酸钠-亚硝酸钠标准滴定溶液滴定。后者常用高碘酸钾将锰氧化成七价后，进行光度测定。
综上所述：
C 是确定钢铁型号及用途→主要指标
Si 、Mn 直接影响钢铁性能→控制一定量
S 、P 有害成分 →严格降至一定量
因此，对于生铁和碳素钢：C 、Si 、Mn 、S 、P 等五种元素的含量是冶金或机械工业化验室日常生产控制的重要指
标，对钢铁的生产等具有重要意义。
钢铁中五大元素
五大元素是钢铁中最重要的也是最基本的元素，五大元素的含量直接影响金属的性能和牌号，所以检测五大元素尤为重要。以下是五大元素的作用和检验依据：
一、钢铁中碳的作用与分析
碳元素是钢铁中区分钢或铁的主要依据，含碳量大于1.7%的是生铁，含碳量在0.2~1.7%的称为钢，含碳小于0.2%的称作低碳钢。碳在钢铁中有的以固溶体状态存在，有的生成碳化物（Mn 3C 、WC 、MoC 、Cr 3C 2等）。碳的含量直接影响钢的性能，当碳含量高时钢的硬度和强度增加，但是其熔点、塑性和延展性降低，使钢难于加工。生铁的强度和硬度随化合碳的增加而增高。
分析方法：
燃烧-气体容积法是目前国内外广泛采用的标准方法。本法成本低，有较高的准确度，测得结果是总碳量的绝对值。其缺点是要求有较熟练的操作技巧，分析时间较长，对低碳试样测定误差较大。
方法原理:
试样在1150～1250℃的高温O 2气流中燃烧，钢铁中的碳被氧化生成CO 2:
C + O2 = CO 2
4Fe 3C + 13 O2 = 4 CO2 + 6Fe2O 3
Mn 3C +3 O2 = CO 2 + Mn3O
3FeS +5 O2 = Fe 3O 4 +3 SO2
3MnS + 5 O2= Mn3O 4 + 3SO2
生成的CO 2与过剩的O 2经导管引入量气管，测定容积，然后通过装有KOH 溶液的吸收器，吸收其中的CO 2 CO 2十2KOH = K 2CO 3十H 2O 剩余的O 2再返回量气管中，根据吸收前后容积之差，得到CO 2的容积，据此计算出试样中碳的质量分数。
二、钢铁中硫的作用与分析
硫在钢中是一种有害元素。硫在钢铁中以MnS 、FeS 状态存在。FeS 的熔点低，最后凝固，夹杂于钢铁的晶格之间。当加热压制时，FeS 熔融，钢铁的晶粒失去连接作用而碎裂。硫的存在所引起的这种“热脆性”严重影响钢铁的性能。因此国家标准规定碳素钢中硫含量不得超过0.05%，优质钢中含硫量应不超过0.02%。
分析方法：
硫的测定方法很多。经典的硫酸钡重量法用于测定高硫试样。燃烧—滴定法具有简单、快速、准确及适应面广的特点，被广泛采用，它也是国内外的标准方法。
燃烧—滴定法中的燃烧—碘酸钾容量法： 将钢铁试样于1250～1300℃的高温下通氧燃烧，使硫全部转化为二氧化
硫，将生成的二氧化硫用淀粉溶液吸收，用碘酸钾标准溶液滴定至浅蓝色为终点:
燃烧：3FeS + 5O2 = Fe3O 4 + 3SO2
3MnS +5O2 = Mn3O 4 + 3SO2
吸收： SO 2 + H2O= H 2SO 3
滴定：KIO 3 +5KI +6HCl = 3I2 +6KCl +3H2O H 2SO 3 + I2 + H2O = H 2SO 4 + 2HI
H2SO3 + I2 + H2O = H2SO4 + 2HI
燃烧-碘量法的最大缺点是回收率不高，为防止测定结果偏低，一般是采用与试样成分、含量相近的标准样品，按分析操作步骤标定标准溶液浓度，以减小误差。
三、钢铁中磷的作用与分析
磷元素在钢铁中以固溶体磷化物存在，有时呈磷酸盐夹杂形式存在。 磷在钢中可以提高钢的抗拉强度和耐大气腐蚀作用，改善钢的切削加工性能。但磷在钢中是一种有害元素。它能使钢铁产生“冷脆性”， Fe3P 质硬，降低钢铁的塑性和韧性，降低力学性能，影响钢件的使用寿命。 分析方法
磷钼蓝光度法：在酸性溶液中，磷酸与钼酸生成黄色的磷钼杂多酸，可被硫酸亚铁、二氯化锡、抗坏血酸、硫酸肼等还原成蓝色的磷钼蓝，反应方程式如下：
H 3PO 4+12H2MoO 4=H7[P(Mo2O 7) 6]+10H2O
H 7[P(Mo2O 7) 6]+4FeSO4+2H2SO 4=H7PMo 12O 38+2Fe2(SO 4) 3+H2O
钢铁中磷的测定方法有重量法、滴定法、光度法。一般是使磷转化为磷酸，在与钼酸铵反应生成磷钼酸，在此基础上可用重量法、酸碱滴定法、磷钼蓝光度法进行测定。
四、钢铁中硅的作用与分析
硅元素是钢中有益元素，能增强钢的硬度、弹性及强度，提高抗氧化能力及耐酸性、耐腐蚀性，并能促使C 以游离态石墨状态，使钢富于流动性，易于铸造，同时它又是钢的有效脱氧剂。硅在钢中主要以FeSi 、MnSi 、FeMnSi 存在。在高碳硅钢中，一部分以SiC 存在，也有时形成固熔体或硅酸盐. 但硅含量过高使钢塑性和韧性降低。
分析方法
光度法：硅的光度分析方法中，以硅钼杂多酸光度法的研究和应用最为广泛。测定原理是：在一定的酸度下，硅酸与钼酸生成黄色硅钼杂多酸H8[Si(Mo2O7)6],可用于光度法测定硅。若用还原剂进一步将其还原成平均价为+5.67价的硅钼蓝，亦可用光度测定硅，而且更灵敏、更稳定。反应式如下： H 4SiO 4+12H2MoO 4=H8[Si(Mo2O 7) 6]+10H2O 硅钼黄可被硫酸亚铁等进一步还原为硅钼蓝：
H 8[Si(Mo2O 7) 6]+2C6H 8O 6=H8[SiMo12O 38]+2C6H 6O6+2H2O
五、钢铁中锰的作用与分析
锰元素是金属中重要的合金元素之一，锰是良好的脱氧剂和脱硫剂，能降低由于硫所引起的热脆性，然后改善钢的热加工性能，提高钢的可锻性。增加锰的含量，可提高钢的强度和硬度。做为合金，过量的锰会使钢晶粒粗化，增加回火脆敏性，降低钢的塑性和韧性。 钢铁中主要以MnS 状态存在，如S 含量较低，过量的锰可能组成Mn3C 、MnSi 、FeMnSi 等，成固熔体状态存在。
分析方法
钢铁中锰含量的分析通常采用滴定法和光度法。前者可用硝酸银(酸性条件) 定量将锰氧化成三价，用硫酸亚铁钱标准滴定溶液滴定。还可以用过硫酸铵将锰氧化成七价，以亚砷酸钠-亚硝酸钠标准滴定溶液滴定。后者常用高碘酸钾将锰氧化成七价后，进行光度测定。
综上所述：
C 是确定钢铁型号及用途→主要指标
Si 、Mn 直接影响钢铁性能→控制一定量
S 、P 有害成分 →严格降至一定量
因此，对于生铁和碳素钢：C 、Si 、Mn 、S 、P 等五种元素的含量是冶金或机械工业化验室日常生产控制的重要指
标，对钢铁的生产等具有重要意义。