C（碳）
在铸钢工艺中加入碳（C）是我们常用的铸造方法。当碳含量低于 2% 时，我们称之为铸钢；当碳含量高于 2% 时，则称之为碳钢。然而，碳本身并不具有强度与硬度，但当它以碳化铁（Fe₃C）的形式存在于固溶体中时，碳便成为控制强度与硬度的主要元素。
碳的主要作用：
在不锈钢铸造中，随着碳含量增加，钢的强度、硬度和淬透性提高，但会降低塑性、韧性、磁性能和电性能。碳与钢中某些合金元素结合形成各种碳化物，对钢的性能产生不同影响。 某些铸钢的碳含量范围：碳钢 0.03 ~ 1.04%，高速工具钢 0.75 ~ 1.60%，热作工具钢 0.22 ~ 0.70%，冷作工具钢 0.45 ~ 2.85%。
锰
我们会在钢水的脱氧与脱硫过程中看到锰，但此时它在钢中的残留量低于 1%。当钢中锰含量超过 1% 时，锰便是特意添加的合金元素。
锰的主要作用
为提高铸钢件的抗拉强度、淬透性、高韧性和加工性能。在含硫钢中，锰可最大限度减少硫引起的热脆和冷脆。高锰钢经加工硬化或冲击后具有很高的耐磨性，但有促使钢晶粒长大及增大第二类回火脆性的倾向。锰元素用于结构钢、钢筋钢和弹簧钢。 某些铸钢件中锰的含量范围：碳钢 0.25~0.65%，锰钢 1.6~1.9%，冷作工具钢 0.30~2.50%，奥氏体铬镍不锈钢 2.00~15.5%。
硅
硅是铁素体形成元素。它提高A(1)和A(3)温度。由于硅具有石墨化效应，在钢中通常与锰结合作为碳化物的稳定剂。它是一种常用的脱氧剂。
硅的主要作用：
在电工硅钢片中，硅能提高导磁率和电阻率，并允许较低的磁滞损耗。硅使某些耐热钢具有抗氧化性。而铸钢件通过硅与锰的配合，可改善淬透性、强度及冲击韧性。特别是淬火和回火后，能提高钢的屈服极限和弹性极限。铸钢件的高硅含量会使其磁性能和电阻显著增加。然而，硅倾向于促进石墨化，且当钢中碳含量高时，这种效应更为显著。 普通钢中硅的含量范围为 0.17% 至 0.37%。范围为 0.17 至 0.37%。.
铬
铬的主要作用：
不锈钢铸件中含有足够的碳时，铬能提高钢的硬度。通常，含碳1%的低铬钢非常硬。向低碳钢中加入铬可提高强度，但会降低塑韧性。铬能提高钢的高温强度与淬透性；在高碳钢中还能提高耐磨性。
当大量添加铬（最高可达 25%）时，铬会在钢表面形成保护性氧化层，从而提高耐腐蚀性。与镍（Ni）等元素结合使用时，可提高钢的抗氧化性和热强度，并进一步提高耐腐蚀性。铬会促进晶粒长大，导致钢的脆性增加。铬是结构钢、工具钢、轴承钢、不锈钢和耐热钢中广泛使用的元素。
钨
钨是强碳化物形成元素，能形成非常坚硬且稳定的碳化物 W₂C、WC 以及复合碳化物 Fe₄W₂C。这些碳化物溶解极慢，且仅在极高温度下才会溶解。钨是工具钢，尤其是高速工具钢的重要成分。在这些钢中，钨经二次硬化后能显著提高硬度。作为铁素体形成元素，钨会降低 A₄ 温度，并提高 A₃ 温度。
钨的主要作用：
钨能抑制晶粒长大，因此具有细化晶粒的作用。钨能减少热加工和热处理过程中的脱碳现象，提高调质钢的高温硬度。在某些高温合金中，钨可提高蠕变强度。含钨的不锈钢铸件加热至600~700℃时，碳化物仍不析出，从而避免钢的软化。钨是高速工具钢和合金工具钢中使用较多的元素之一，但不适用于铸钢抗氧化性要求高的场合。 钨在某些钢种中的含量范围：钨铬钢 1.75%，高速工具钢 1.15~21.0%，热作工具钢 0~19.0%，冷作工具钢 0~2.0%，耐冲击钢 0~3.0%。
钼
钼是一种强大的碳化物形成元素。它能形成坚硬稳定的碳化物 Mo(2)C，以及其他复杂的碳化物，如 Fe(4)Mo(2)C 和 Fe(21)MoC(6)。
钼的主要作用：
少量钼能有效降低相变速率，提高铸钢的高温强度与抗蠕变性能。它还能增强不锈钢的耐腐蚀性，尤其在盐酸溶液中。钨在高速工具钢中具有类似作用，常以钼代钨，以减少含钨钢中的碳化物聚集，改善力学性能。钼是钼钢的重要成分之一，此类钢具有高抗拉强度和良好塑性。在铬钢中添加钼可改善切削加工性与力学性能。在镍钼钢中，钼可提高铸造不锈钢的表面硬度。 钼在某些钢种中的含量范围：钼钢 0.15～0.60%，高速工具钢 0～10.0%，热作工具钢 0～5.5%，冷作工具钢 0～1.8%，奥氏体铬镍不锈钢 0～4.0%，马氏体铬钢 0～1.25%，铬铁钢 0～1.25%。
钒
钒是强碳化物形成元素，形成碳化钒（VC）。钒在铸钢中以细粒弥散的碳化物和氮化物形式存在。这些化合物在常规热处理温度下不分解，并能抑制晶粒长大。高温下，足量的碳与固溶钒可产生最显著的二次硬化效果。
钒的主要作用：
钒的主要作用： 钒是重要的晶粒细化元素。它能抑制奥氏体晶粒长大，即便仅添加 0.1% 的钒，也能在淬火过程中有效抑制晶粒长大。然而，当铸钢被加热到碳化物和氮化物颗粒溶解的温度时，晶粒便开始长大。 钒碳含量比大于 5.7 时，可防止或减轻不锈钢酸钢的晶间腐蚀，并显著提高铸造不锈钢抵抗高温、高压和氢腐蚀的能力。钒能细化晶粒，减缓合金元素的迁移速率，但铸铁钢的高温抗氧化性欠佳。 钒在某些钢及合金中的含量范围：铬钒钢 0.10~0.20%，高速工具钢 0.90~5.25%，热作工具钢 0~2.20%，冷作工具钢 0~5.15%。
钴
钴是一种碳化物形成元素。它形成碳化物的倾向略强于铁。它能提高钢的高温性能及其抗氧化和抗腐蚀能力。钴是某些超硬高速工具钢、某些永磁合金和高温合金的重要成分。
钴的主要作用：
钴通过促进沉淀硬化过程，显著提高强度和韧性。钴溶解于铁素体或奥氏体中，并抑制升温过程中的软化。 某些钢及合金中钴的含量范围：高速工具钢 0~13.0%，热作工具钢 0~4.5%。
钛
钛是一种固态碳化物形成元素。在固溶状态下，可靠的固溶强化效果极强，但同时也降低了固溶体的韧性。
钛的主要作用：
在中铬钢中，钛从固溶体中夺回碳，降低马氏体硬度和淬透性。在高铬钢中，钛可防止奥氏体形成。在奥氏体不锈钢中，钛在高温下从固溶体中夺回碳，从而防止碳化铬在晶界形成。在奥氏体高温合金中，钛促进沉淀硬化。在沉淀强化型高强度低合金钢中，钛可改善钢的韧性。钛能细化晶粒并固定碳，有利于铸铁钢的焊接性。 高强度低合金钢中钛的含量范围为 0~0.10%。
铅
铅在钢水中的溶解度有限。由于铅的密度比钢大得多，它在钢水中下沉并与钢分离。铅以夹杂物的形式存在于钢中。这些夹杂物很软，可作为间隙润滑剂。它的含量约为 0.20%，颗粒非常小，可以提高钢的可加工性，而不会明显影响其他性能。
镍
镍不会形成碳化物。铸铁钢中镍的存在会破坏铁的碳化物的稳定性，从而促进石墨化。镍通过形成简单的置换固溶体来强化铁素体。作为奥氏体形成元素，镍通过提高A（4）温度和降低A（3）温度来稳定奥氏体。如果纯铁中的镍含量超过 25%，即使缓慢冷却到室温，所得到的合金也是纯奥氏体。
镍的主要作用：
在镍含量高达 5% 的合金钢中，镍可提高强度和韧性。镍能使奥氏体形成高铬含量的奥氏体铬镍不锈钢。它被广泛使用，尤其是在不锈钢和耐热钢中。含少量碳的高镍钢可显著增加各向同性异晶转变的热滞后。这导致马氏体时效钢在加热到 600°C 时仍保留马氏体。镍会降低热膨胀系数，在高镍合金中，镍会增加渗透性。当铸钢中的镍含量较高时，将镍与铬结合可显著提高钢的耐腐蚀性和耐热性。
铌
铌通过沉淀硬化和进一步细化铁素体晶粒来提高强度。
铌的主要作用
少量的 Nb（约 0.02%）可有效提高碳钢的抗拉强度和屈服强度。铌是某些高强度低合金钢的重要成分。
当含量超过碳含量的 8 倍时，它几乎可以固定铸钢中的所有碳。奥氏体钢可防止氧化介质对铸钢的晶间腐蚀。由于碳在钢中的固定作用和沉淀硬化效应，它可以改善热强钢的高温性能，如蠕变强度。
铜
铜是一种奥氏体形成元素。由于铜容易石墨化，因此只添加到低碳钢中，且添加量不超过 1.5%。
铜的主要作用是通过沉淀硬化提高合金的耐腐蚀性和抗拉强度。在不发生沉淀硬化的钢中，铜可略微提高屈服强度。不过，不锈钢铸件的塑性和韧性会降低。碳钢会增加淬透性，降低延展性。当铜含量超过 0.4%-0.5% 时，会使钢件表面在热加工时容易产生裂纹。
铝
铝的碳化物形成能力低于铁。铝可促进不锈钢铸件的石墨化。
铝的主要作用：
铝与氮或氧形成有效的细小弥散相，以抑制晶粒长大。通过氮在较低温度下的扩散（渗氮），可生成有效的表面硬化层。铝还能在铸铁钢表面生成致密的氧化铝层，使钢具有耐腐蚀性。铝可细化铸造不锈钢的晶粒，从而提高钢的强度与韧性。
硼
硼是一种非常坚硬的固体，熔点为2300°C。
硼的主要作用：
在充分脱氧的铸造不锈钢中添加微量硼（0.0005%～0.005%）可显著提高钢的淬透性。这是由于冷却时相变速率降低所致，但当碳含量增加时，淬透性反而下降。因此，在碳含量低于0.6%的低碳钢或中碳钢中加硼效果显著。若加入少量硼，可将其他更昂贵合金元素的用量减少一半，仍能使铸钢保持相同的相变速率。硼可改善铸造不锈钢的塑性与力学性能。
硫
硫在铸钢中通常被视为杂质元素，易形成硫化铁（FeS）等低熔点共晶体，导致热脆性。但适量的硫与锰结合可形成硫化锰（MnS），改善钢的切削加工性。
硫的主要作用：
当向铸钢中加入足量的锰时，硫形成MnS，该化合物在热加工温度下具有塑性。硫会增加钢中非金属夹杂物，降低钢的强度，并显著恶化钢的焊接性能。在热加工中易产生脆性（热脆），但稍高的硫含量可改善低碳钢的切削加工性。 普通钢中硫的含量 ≤ 0.045%。
磷
硫是对铸钢危害最大的元素。硫通过形成脆性硫化铁（FeS）对钢产生最有害的影响。硫化物在钢中的含量低至0.01%时，即可引发硫化物沿晶界析出。
硫的主要作用：
当向铸钢中加入足量的锰时，硫形成MnS，该化合物在热加工温度下具有塑性。硫会增加钢中非金属夹杂物，降低钢的强度，并显著恶化钢的焊接性能。在热加工中易产生脆性（热脆），但稍高的硫含量可改善低碳钢的切削加工性。 普通钢中硫的含量 ≤ 0.045%。
氮
钢中的氮既可形成氮化物，也可在凝固后溶解于间隙位置。这两种情况都会使钢脆化，使其不适合冷加工。因此，生产高塑性软钢时，氮含量必须低至 0.002%。降低氮含量还能减少淬火时效。在热轧或锻钢中，磷会形成所谓的“异常区”，成为钢中的薄弱点。
氢
在室温下，钢中的氢会向外扩散。这种扩散在缓慢升温时更为有效。氢含量超过约 0.0005% 会导致钢的延展性降低。氢含量超过 0.0005% 会导致钢材内部断裂。这通常发生在轧制或锻造后的金属冷却过程中。
它使钢材容易出现白斑等不允许的缺陷，从而导致氢脆，也是导致焊缝热影响区出现冷裂纹（延迟裂纹）的重要因素。
氧
在炼钢吹炼过程中，大量氧被吹入熔池。吹炼结束时，钢液中残留过剩氧。若不进行脱氧，将影响后续浇注作业。且在钢液凝固过程中，氧以氧化物形式大量析出。铸造不锈钢也会生成氧化物非金属夹杂物，降低钢的塑性和冲击韧性，使钢变脆。
砷
砷含量不超过 0.20% 时，对铸造不锈钢的一般力学性能影响不大，但会增加回火脆性的敏感性。
锆
少量锆具有脱气、净化和细化晶粒的作用。有利于钢的低温韧性。还能消除时效现象，改善钢的冲压性能
