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合金元素在鋼鐵中的存在形式及其影響
日期：2024-08-21 16:54
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摘要：
合金元素在鋼鐵中的存在形式及其影響
一、碳
碳是鋼鐵中的重要元素，它是區(qū)分鋼鐵的主要標(biāo)志之一。在決定鋼號(hào)時(shí)，往往注意到碳的含量，碳對(duì)鋼鐵的性能起決定性的作用。由于碳的存在，才能將鋼進(jìn)行熱處理，才能調(diào)節(jié)和改變其機(jī)械性能。當(dāng)碳含量在一定范圍內(nèi)時(shí)，隨著碳含量的增加，鋼的硬度和強(qiáng)度得到提高，其塑性韌性下降；反之，則硬度和強(qiáng)度下降，而塑性和韌性提高。
碳在鋼鐵中的存在形式可分為下列兩種：
1、化合碳：即碳以化合形態(tài)存在。在鋼中主要以鐵的碳化物（如Fe3C）和合金元素的碳化物形態(tài)存在。在合金鋼中常見(jiàn)的碳化物，如：Mn3C、Cr3C2、WC、W2C、VC、MoC、TiC等，統(tǒng)稱為化合碳。
2、游離碳：鐵碳固溶體中的碳、無(wú)定形碳、石墨碳、退火碳等統(tǒng)稱為游離碳。高碳鋼經(jīng)退火處理時(shí)也會(huì)有部分游離碳析出。在鑄鐵中的碳，除了極少量固溶于鐵素體外，常常以游離形態(tài)或化合形態(tài)，或二者并存的形態(tài)存在。化合碳與游離碳總和稱為總碳量。在分析游離碳較多的鑄鐵等試樣時(shí)，應(yīng)特別注意樣品的代表性和均勻性。
游離碳一般不和酸起作用，而化合碳能溶于酸中，借此性質(zhì)可分離游離碳。碳化鐵容易溶解在各種酸中，并容易被空氣所氧化，但是碳化鐵不溶于冷的和稀的非氧化性酸（硫酸、鹽酸）內(nèi)，大部分碳化物以黑色或深褐色的沉淀而沉降下來(lái)，但是，這種沉淀在氧化劑甚至于在空氣中的氧參與下都很易溶解，受到濃硫酸、濃硝酸作用時(shí)，碳化鐵即被分解而析出不同組分的揮發(fā)性碳。
大多數(shù)合金元素的碳化物難溶于酸內(nèi)，為使其完全分解，需采取適當(dāng)?shù)拇胧?，例如?/span>
1、在加熱的情況下，將鋼樣用鹽酸或硫酸處理，直至金屬部分完全溶解，然后小心加入硝酸使碳化物破壞。
2、鋼樣內(nèi)如含有穩(wěn)定的碳化物時(shí)，在用硝酸氧化以前，先行蒸發(fā)至開始冒硫酸煙（或蒸發(fā)硫磷酸至冒硫酸白煙），然后再仔細(xì)地滴加濃硝酸。
3、在鋼樣中含有極穩(wěn)定的碳化物，用上述方法不能溶解時(shí)，可將鋼樣用熱鹽酸、硝酸或鹽—硝混合酸處理后，再用高氯酸處理。在高氯酸蒸發(fā)的溫度（約200℃）下加熱，這時(shí)全部碳化物即會(huì)分解。
二、硅
硅在鋼鐵中主要以固溶體形式存在，還可形成硅化物，其形式有MnSi或FeMnSi等；也有少許以硅酸鹽以及游離SiO2的形式成為鋼鐵中非金屬夾雜物而存在，在高碳鋼中可能有少量SiC形式存在。
硅和氧的親和力僅次于鋁和鈦，而強(qiáng)于鉻、錳和釩。所以在煉鋼過(guò)程中，硅用作還原劑和脫氧劑。硅能增強(qiáng)鋼的抗張力、彈性、耐酸性和耐熱性，又能增大鋼的電阻系數(shù)。故鋼中含硅量一般不小于0.10%，作為一種合金元素，一般不低于0.4%，耐酸耐熱鋼及彈簧鋼中含硅量較高，而硅鋼中含硅量可高達(dá)4%以上。
單質(zhì)硅只能與氫氟酸作用，與其它無(wú)機(jī)酸不起作用，但能溶解于強(qiáng)堿的溶液中。鋼中大多數(shù)的硅化物是能溶于酸的。但如遇周期表Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ副族元素和部分過(guò)渡元素的難溶性硅化物時(shí)，則只有用硝酸—氫氟酸或硫酸—磷酸混合酸才能分解。
硅對(duì)化學(xué)分析的影響，主要表現(xiàn)為當(dāng)鋼中硅含量較高時(shí)，在溶解的過(guò)程中容易產(chǎn)生硅酸沉淀。此外，在測(cè)定其它元素時(shí)，為了消除硅酸的影響，有以下兩種方法：一是加氫氟酸成SiF4氣體逸出（可以在鉑皿、黃金皿、剛玉器皿或聚四氟乙烯器皿中進(jìn)行）；二是脫水后成SiO2沉淀濾去。
三、磷
磷在鋼中以固溶體和磷化物形態(tài)存在。磷化物形態(tài)有Fe3P、Fe2P等，極少量有時(shí)呈磷酸鹽夾雜物存在。磷在鋼中的分布具有不同程度的偏析現(xiàn)象，所以取樣時(shí)應(yīng)注意代表性。
Fe3P是一種很硬而脆性大的物質(zhì)，當(dāng)磷含量高時(shí)易形成Fe3P，增加鋼的冷脆敏感性、增加鋼的回火脆性以及焊接裂紋敏感性。一般認(rèn)為在鋼中含磷量高于0.1%時(shí)，便會(huì)發(fā)生上述的危害性。通常的情況下認(rèn)為磷是鋼中有害的元素，但是它也有可利用的一面。例如：磷和銅聯(lián)合作用時(shí)，能提高鋼的抗蝕性；它和錳、硫聯(lián)合作用時(shí)，能改善鋼的切削加工性。例如：我國(guó)易切結(jié)構(gòu)鋼Y12含磷0.08-0.15%。
鋼中絕大部分磷化物是能溶于酸的，但是，用非氧化性酸溶解時(shí)會(huì)以PH3形態(tài)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狀態(tài)。因此在分析磷時(shí)，除了一定要用氧化性酸溶樣外，還要用強(qiáng)氧化劑氧化，使之全部成H3PO4形態(tài)，方可繼續(xù)測(cè)定。
四、硫
硫主要以硫化物的形態(tài)存在于鋼中。在鋼中有大量錳存在時(shí)，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。一般認(rèn)為硫是鋼中有害元素之一。硫在鋼中易于偏析，惡化鋼的質(zhì)量。如以熔點(diǎn)較低的FeS的形式存在時(shí)，將導(dǎo)致鋼的熱脆現(xiàn)象。此外，硫存在于鋼內(nèi)能使鋼的機(jī)械性能降低，同時(shí)對(duì)鋼的耐蝕性、可焊性也不利。
由于硫在鋼中易于偏析，因此取樣時(shí)必須注意代表性。鋼中硫化物一般易溶于酸中，在非氧化性酸中生成硫化氫逸出，在氧化性酸中轉(zhuǎn)化成硫酸鹽。硫化物在高溫下（1250-1350℃）通氧燃燒大部分轉(zhuǎn)化為SO2氣體，轉(zhuǎn)化為SO2的作用并不完全。
硫在化學(xué)分析中的影響，通常表現(xiàn)在氣體容量法定碳時(shí)，必須考慮要有良好的脫硫劑，否則會(huì)使碳的結(jié)果偏高。
五、錳
錳在鋼中除了形成固溶體外，還能形成MnS、Mn3C以及少量的MnSi、FeMnSi、氧化物（如MnO、MnO·SiO2等）和氮化物等。
錳在冶煉鋼鐵過(guò)程中，通常作為脫氧劑及脫硫劑而特意加入。錳與硫能形成熔點(diǎn)較高的MnS，可防止因FeS而導(dǎo)致的熱脆現(xiàn)象，并因此提高了鋼的可鍛性，錳還能使鋼鐵的硬度和強(qiáng)度增加。
錳溶于稀酸中，生成二價(jià)錳離子，錳化物也都很活潑，容易溶解和氧化。由于錳的價(jià)態(tài)較多（有2、3、4、6、7價(jià)），這就為測(cè)定錳提供了有利的因素。
錳對(duì)化學(xué)分析的影響，主要有兩個(gè)方面：一是錳含量高時(shí)，在低酸度介質(zhì)中遇強(qiáng)氧化劑產(chǎn)生棕色混濁；二是錳含量高時(shí)，使溶液中其它元素的氧化難于完全，如高錳鋼中磷的氧化就是如此。遇此情況需考慮適當(dāng)?shù)难趸椒ā?/span>
六、鉻
鉻是合金鋼生產(chǎn)中應(yīng)用*廣的元素之一。鉻能增強(qiáng)鋼的機(jī)械性能和耐磨性，增加鋼的淬透性及淬火后的抗變形能力，增強(qiáng)鋼的彈性、抗磁性、耐蝕性和耐熱性。
鉻在鋼中的形態(tài)較復(fù)雜，除了部分存在于鐵固溶體中以外，還可能形成碳化物（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]與金屬鐵的化合物（FeCr）和硅化物（Cr3Si等）。其中以鉻的碳化物和氮化物狀態(tài)較為穩(wěn)定。
鉻能在熱的鹽酸和濃硫酸中迅速溶解。如下式：
Cr＋2HCl＝CrCl3＋H2↑
2Cr＋6H2SO4＝Cr2（SO4）3＋3SO2＋6H2O
鉻在強(qiáng)堿溶液中也能溶解，但與濃硝酸作用時(shí)由于在其表面生成一層致密的氧化膜而被鈍化，以致不能溶解。一般處于固溶體中的鉻易溶于鹽酸、稀硫酸或高氯酸中，但殘留的鉻的碳化物或氮化物，通常用加濃硝酸、或加熱至冒硫酸煙或冒高氯酸煙時(shí)才能破壞。有的甚至需在硫酸冒煙時(shí)，滴加硝酸才能破壞。在測(cè)定高碳高鉻試樣中鉻時(shí)，往往不允許長(zhǎng)時(shí)間冒高氯酸煙，鋼樣就必須在王水或鹽酸—硝酸混合酸中溶解后，加硫磷混合酸蒸至冒硫酸煙，再滴加濃硝酸，方能使試樣溶解完全。有些鉻的碳化物（如Cr23C6、Cr7C3等相）在還原性酸中加熱可以逐漸溶解，但在H2O2中卻容易鈍化。
鉻對(duì)其它元素化學(xué)分析的影響，主要有兩方面：一是鉻離子是有色的（三價(jià)為綠色，六價(jià)為黃色），在比色時(shí)需考慮色澤空白；二是高價(jià)鉻離子有氧化性，對(duì)某些有機(jī)顯色劑有氧化作用，遇此情況應(yīng)將其還原到低價(jià)。上述影響亦可用分離的方法將鉻去除。通常較簡(jiǎn)便的方法就是在高氯酸冒煙時(shí)加鹽酸（或氯化鈉）使鉻成氯化鉻酰CrO2Cl2驅(qū)除。
Cr2O7-2＋4Cl-＋6H+＝2CrO2Cl2↑＋3H2O
七、鎳
普通鋼中的含鎳量在0.3%以下，不起合金元素作用。平均含鎳量在0.5%以上的鋼就可算鎳鋼。鎳作為合金元素能使鋼具有**的機(jī)械性能，即可使鋼具有韌性、防腐抗酸性、高導(dǎo)磁性，并使晶粒細(xì)化提高淬透性，增加硬度等。在許多特殊鋼和合金中鎳含量更高。在奧氏體鋼中的鎳量超過(guò)8%，從而增加鋼的耐蝕性能和良好的可焊性，耐熱鋼中含鎳量有的超過(guò)20%，從而增加鋼的耐熱性。含鎳25%的鋼即具有抗熔融堿的特殊性能，而含鎳量36%的高鎳鋼對(duì)熱膨脹以及電磁的敏感性很強(qiáng)。
鎳在鋼中主要以固溶體的形態(tài)存在。由于鎳在鋼中并不形成穩(wěn)定的化合物，所以大多數(shù)含鎳鋼和合金都溶于酸中。純鎳與鹽酸或稀硫酸反應(yīng)很緩慢，然而同濃硝酸激烈反應(yīng)，在濃硝酸中加少量鹽酸反應(yīng)也相當(dāng)快。然而濃硝酸對(duì)鐵有鈍化作用，所以在溶解含鎳鋼時(shí)，鎳含量低的用硝酸（1+3）或鹽酸（1+1）；含鎳高的用硝酸（1+3）；高鎳鉻鋼用王水或鹽酸—硝酸混合酸（1+1）或高氯酸。
鎳在化學(xué)分析中的影響，主要是離子有色對(duì)比色有影響。鎳的掩蔽劑除氰化物以外，很少有與之絡(luò)合能減少鎳離子的顏色的掩蔽劑。因此應(yīng)考慮采取試樣空白或通過(guò)分離鎳而消除其影響。
八、鈦
鈦是較為活潑的金屬元素之一，它和氮、氧、碳都有極強(qiáng)的親和力，和硫的親和力也強(qiáng)于鐵和硫的親和力，因此它是一種良好的脫氧去氣劑，是定碳和氮的有效元素，加入適當(dāng)?shù)拟伳芨淖冧摰钠焚|(zhì)和提高機(jī)械性能，能提高耐熱鋼的抗氧化性和熱強(qiáng)性，提高不銹鋼的耐蝕性，并對(duì)鋼的焊接也有利。
鋼中的鈦除了固溶鈦以外，其化合物極其復(fù)雜，能形成TiC、TiN、TiS、TiO、TiO2等等。
金屬鈦能溶于熱濃鹽酸中，2Ti＋6HCl＝2TiCl3＋3H2↑，更易溶解于HF＋HCl（H2SO4）中，這時(shí)除濃酸與金屬的作用外，還利用F-與Ti4+的絡(luò)合作用，促進(jìn)鈦分解：
Ti＋6HF＝TiF-26＋2H+＋2H2↑
鈦可溶于鹽酸、濃硫酸、王水和氫氟酸中，但鈦的碳化物、氮化物和氧化物，化學(xué)惰性較大。鋼中鈦除固溶鈦外，還有化合鈦，它們對(duì)酸的溶解性質(zhì)有差異。因此就引起了分析方法有總鈦量，化合鈦和金屬鈦測(cè)定的區(qū)別。（也有稱為所謂“酸溶鈦”和“酸不溶鈦”的區(qū)別）
鈦在化學(xué)分析的影響有如下兩點(diǎn)：一是四價(jià)鈦在低酸度溶液中很易水解形成白色偏鈦酸沉淀或膠體，后者難溶于酸中，因此在分析過(guò)程中應(yīng)保持溶液的一定酸度以防止水解，或采用加絡(luò)合劑的方法掩蔽鈦。二是三價(jià)鈦離子呈紫色，不穩(wěn)定，易被空氣和氧化劑氧化成四價(jià)。
九、釩
釩是鋼鐵中很重要的合金元素之一，就我國(guó)鋼鐵體系來(lái)講，Mo、W、V、Ti、Nb和Xt等合金元素是我國(guó)合金元素的重要組成部分。鋼中含有釩使鋼具有特殊的機(jī)械性能，提高鋼的抗張強(qiáng)度和屈服點(diǎn)，尤其是提高鋼的高溫強(qiáng)度，提高工具鋼的使用壽命。釩和硫、氮、氧都有強(qiáng)的親和力，在煉鋼時(shí)，可用作細(xì)化晶粒的脫氧劑。
釩在鋼中除了固溶釩外，還可形成VC、V2C、VN、FeV2O4、V2O3、VO和V2O5等，其中VC往往形成缺碳的V4C3。因此鋼中釩的碳化物常是V4C3和V2C形態(tài)。
釩除了與氫氟酸作用外，它不和非氧化性酸作用。它能溶于硝酸或硝酸與鹽酸的混合酸中。釩的碳化物是很穩(wěn)定的，用硫酸或鹽酸處理時(shí)，幾乎不能溶解，只有以硝酸（或過(guò)氧化氫）氧化并經(jīng)硫酸冒煙處理后才能溶解。釩以四價(jià)狀態(tài)存在于溶液中，四價(jià)釩受到強(qiáng)氧化劑（如高錳酸鉀）作用時(shí)，則變成五價(jià)釩并形成釩酸。
釩對(duì)化學(xué)分析的影響主要有兩個(gè)方面：一是釩離子是有色的（五價(jià)呈黃色，四價(jià)呈藍(lán)色），比色時(shí)需考慮色澤空白；二是五價(jià)釩是氧化劑，不穩(wěn)定，易被還原，對(duì)某些有機(jī)顯色劑有氧化作用。另外，五價(jià)釩能與磷、鉬一起生成絡(luò)合物，使磷的測(cè)定結(jié)果偏低，故常用亞鐵將其還原成低價(jià)以消除其干擾。
十、鉬
鉬在鋼中除固溶鉬外，還可能形成碳化物，（Mo2C、MoC、（Fe，Mo）3C、（Fe，Mo）6C等等，氮化物（MoN）以及硼化物等。但在低合金鋼中主要形態(tài)是碳化物。鉬作為合金元素加入鋼中，能增加鋼的強(qiáng)度而不減其塑性和韌性，同時(shí)能使鋼在高溫下有足夠的強(qiáng)度，且改善鋼的耐蝕、冷脆性等。
鉬只與濃硝酸、熱的濃硫酸作用。而含鉬鋼能溶于稀硫酸和鹽酸中，低合金鋼中的鉬主要以碳化物形態(tài)存在，不溶于稀硫酸和鹽酸，但可溶于硝酸。硝酸不僅能分解鉬的碳化物，且能溶解金屬鉬（高純的鉬還需補(bǔ)加幾滴過(guò)氧化氫才能溶解）。對(duì)于穩(wěn)定的鉬碳化物加熱至冒硫酸煙才能分解。（有時(shí)尚須在冒煙時(shí)滴加濃硝酸），因此在測(cè)定鉬時(shí)應(yīng)予注意。
十一、鎢
鎢是重要的合金元素之一。它的作用主要是增加鋼的回火穩(wěn)定性、紅硬性、熱強(qiáng)性以及形成特殊碳化物而增加其耐磨性，高速工具鋼和硬質(zhì)合金都必須含有較多量的鎢。
鎢在鋼中主要以碳化物形式存在。如Fe3W3C、Fe21W2C、WC、W2C等。部分鎢能溶于基體形成固溶體。此外還能形成Fe2W、W2N等。
鎢不與鹽酸和硫酸作用，僅微溶于硝酸、氫氟酸和王水。為了使鎢溶解，可以使它形成絡(luò)合物。例如在濃磷酸中由于生成磷鎢酸H3[P（W3O10）4]而能促使鎢溶解。金屬鎢還可以溶解于硝酸—氫氟酸中。這是由于六價(jià)鎢能與氟離子生成穩(wěn)定的絡(luò)合物而進(jìn)入溶液。鎢亦溶于過(guò)氧化氫中。曾經(jīng)有人用過(guò)氧化氫與草酸的混合物溶解鎢鐵，甚為快速。細(xì)粉末狀的鎢溶于煮沸的苛性堿金屬鎢酸鹽并析出氫氣。
鎢的碳化物對(duì)還原性酸一般是穩(wěn)定的。它們僅溶于氧化性酸溶液中。含鎢鋼通常易溶于鹽酸（1+1）或硫酸（1+4）中。當(dāng)用鹽酸和硫酸處理鋼樣時(shí)，金屬鎢及其碳化物以重質(zhì)黑色粉末狀沉于容器底部，需緩慢滴加硝酸氧化，使其轉(zhuǎn)化為鎢酸，否則會(huì)使較多的鐵、鉻、釩、鉬、鈦、鋯、錫、硅、磷等夾雜在鎢酸中。鎢酸稍溶于過(guò)量的鹽酸和硝酸的混合酸中。在重量法或容量法中，以鎢酸形式析出時(shí)，必須注意到上述情況。
鎢對(duì)化學(xué)分析的影響是嚴(yán)重的，主要是因?yàn)殒u含量高時(shí)極易水解產(chǎn)生混濁。要將其完全分離是困難的，并且用鎢酸的形式分離時(shí)還會(huì)有吸附。消除這種影響的方法有三種：一是加磷酸、酒石酸或檸檬酸掩蔽；二是冒硫酸或高氯酸煙時(shí)鎢酸脫水后過(guò)濾；三是用強(qiáng)堿使鎢酸轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇苄缘逆u酸鈉。
十二、鋁
鋁是鋼的良好的脫氧劑、去氣劑和致密劑之一。在不同的條件下，鋁對(duì)鋼的影響不一樣。作為合金元素加入，可提高鋼的抗氧化性，改善鋼的電磁性能，在耐熱鋼中提高熱強(qiáng)性，在滲氮鋼中促使形成堅(jiān)硬耐磨耐蝕的滲氮層。
鋁在鋼中主要以金屬固溶體形態(tài)存在，此外還可形成氮化鋁（AlN）、氧化鋁（Al2O3），以及（FeMn）O·Al2O3、CaO·Al2O3和AlOxNy等夾雜物。
鋁不與濃硝酸和濃硫酸發(fā)生作用。在稀硝酸中反應(yīng)非常緩慢，易溶于鹽酸。鋁的氧化物在化學(xué)性質(zhì)上是很穩(wěn)定的，但是AlN很活潑，易溶于酸。所謂“酸溶鋁”系指金屬鋁和氮化鋁而言。“酸不溶于鋁”主要指鋁的氧化物。鋁的氧化物不是**不溶解于酸，只是極少溶解于酸。而且隨溶樣酸的不同和溫度不同而有差異。
鋁在化學(xué)分析中有兩點(diǎn)注意：一是在鹽酸介質(zhì)中AlCl3過(guò)熱狀態(tài)下易蒸發(fā)損失。二是鋁與鐵、鉻、鈦等元素常伴隨在一起，加之鋁是兩性元素，因此在分離和測(cè)定鋁時(shí)手續(xù)仍比較麻煩復(fù)雜。
十三、鈮
鈮在鋼中主要以鈮化物的形態(tài)存在。主要有NbC、Fe2Nb，其它形式有NbN、Nb2O2、Nb2O5等（其中NbC同VC一樣，常因缺碳而形成Nb4C3，而Fe2Nb又因缺位或其它原因使其化學(xué)成分與Fe3Nb2相近，因此文獻(xiàn)上常常寫成Fe3Nb2）。
鈮作為合金元素加入鋼中，能顯著地提高鋼的強(qiáng)度和抗腐蝕性，改善鋼的焊接性能。鋼中鈮通常為0.1-1%左右，普通低合金鋼中鈮含量在0.015-0.050%，而在高溫用的結(jié)構(gòu)鋼中含鈮量可達(dá)3%。
鈮不溶于鹽酸、硝酸及硫酸中，但易溶于氫氟酸和硝酸的混合酸中，它與氫氟酸能緩慢地作用。它可以和熔融的苛性堿迅速發(fā)生反應(yīng)生成鈮酸鹽，它與堿溶液能發(fā)生較顯著的作用。所有鈮化物對(duì)稀酸是穩(wěn)定的，Fe2Nb只溶于含氧化劑的酸性溶液中。NbC和NbN可以溶于硝酸—氫氟酸、氫氟酸—過(guò)氧化氫、NH4F·HF—H2O2等混合酸中。NbC還可以溶解在飽和草酸—過(guò)氧化氫中。Nb2O5可溶于氫氟酸、硫酸—氫氟酸、加熱至冒煙的濃硫酸中等。
當(dāng)用酸分解鋼樣時(shí)，鈮極易水解成鈮酸析出沉淀，但在酒石酸、檸檬酸、草酸鹽、過(guò)氧化氫或氫氟酸存在下，鈮能形成可溶性的絡(luò)合物。許多方法就是利用此特性使鈮保存于溶液中而進(jìn)行測(cè)定。
十四、鈷
鈷是世界上**的貴重金屬，因此多用于冶煉特殊的鋼和合金。
鈷在特殊鋼種中，能改善鋼的高溫性能，增強(qiáng)鋼的紅硬性，提高抗氧化及耐腐蝕能力，為超硬高速鋼及高溫合金的重要合金化元素，鈷在鋼和合金中的含量范圍較大，在特殊的鈷基高溫合金中可高達(dá)50%左右，而在原子能和某些工業(yè)的鋼種里，含鈷量要求低于一定范圍。（例如：在0.01%左右）
鈷在鋼中絕大部分以固溶體的形態(tài)存在，并不形成碳化物。
鈷在稀鹽酸和硫酸中反應(yīng)很緩慢，能逐漸溶解，在熱的鹽酸中溶解較快，易溶于稀硝酸和王水，在濃硝酸中激烈反應(yīng)。
鈷離子是粉紅色的，在比色分析時(shí)要注意消除其色澤影響。
十五、硼
為了改善鋼的某些性能，常常向鋼中加一定量的硼。比如在普通鋼和結(jié)構(gòu)鋼中加入微量硼（一般平均含量在0.003%左右），可提高鋼的淬透性，從而能提高零件截面性能的均勻性，在球光體耐熱鋼中加入微量硼可提高鋼的高溫強(qiáng)度，而在奧氏體鋼中加入0.025%硼可提高鋼的蠕變強(qiáng)度。用硼可節(jié)約鎳、鉻、釩、鉬、鎢等稀缺金屬，可彌補(bǔ)我國(guó)鎳、鉻資源的不足。
硼在鋼中除了以固溶體形態(tài)存在外，還可能形成各種硼化物。有碳硼化物[如Fe3（CB）、Fe23（CB）6]、氮化物（如BN）和氧化物（如B2O3）等等，在高硼鋼中還會(huì)形成Fe2B、TiB等金屬的硼化物。
在鋼鐵中硼的分析的主要內(nèi)容常常有：全硼、“酸溶硼”和“酸不溶硼”等區(qū)別。所謂全硼是指固溶硼和化合硼的總量、“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**的不溶解于酸，而是隨著溶樣酸的種類不同和溶解過(guò)程中是否加氧化劑（高錳酸鉀、過(guò)氧化氫）而有所不同。“酸不溶硼”的殘?jiān)话憬?jīng)堿融處理后均可溶解。
十六、稀土元素
一般所說(shuō)的稀土元素，是指元素周期表中原子序數(shù)為57-71的鑭系元素以及周期表ⅢB族中的鈧和釔，共17個(gè)元素。由于這些元素大都是在礦石**生，而且化學(xué)性質(zhì)也很相似，所以歸為一類。在我國(guó)鋼號(hào)中用“Xt”表示。
稀土元素的分類方法主要有兩種：
1、將稀土元素分為兩組
鈰族元素：鑭、鈰、鐠、釹、钷、釤、銪等七個(gè)元素。
釔族元素：釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、镥、釔、鈧等十個(gè)元素。
2、將稀土元素分為三組
鈰族元素：（輕稀土）鑭、鈰、鐠、釹、钷、釤等六個(gè)元素。
鋱族元素：（中稀土）銪、釓、鋱等三個(gè)元素。
釔族元素：（重稀土）鏑、鈥、鉺、銩、鐿、镥、釔、鈧等八個(gè)元素。
稀土元素在鋼中，半數(shù)以上進(jìn)入碳化物中，小部分進(jìn)入夾雜物中，其余部分存在于固溶體中。稀土元素對(duì)氧、硫、磷、氮、氫等的親和力都很強(qiáng)，和砷、銻、鉛、鉍、錫等也都能形成熔點(diǎn)較高的化合物。因此是很好的脫氣、脫硫和**其它有害雜質(zhì)的加入劑。鋼中加入少量稀土，能提高鋼的流動(dòng)性，從而改善鋼的表面質(zhì)量；能顯著提高不銹耐酸鋼的熱加工塑性。結(jié)構(gòu)鋼中加入稀土元素能提高其塑性和韌性，減弱可逆回火脆性等等。
稀土元素的性質(zhì)極為相似，不易相互分離，一般皆以其混合物的形式加入鋼中。因此，一般的分析也即測(cè)定其總量。然而，由于冶金技術(shù)和分析技術(shù)的發(fā)展，鋼中加入單個(gè)稀土元素的方法日漸增多。
稀土元素易溶于酸。Ce+4具有氧化性，對(duì)氧化還原反應(yīng)有一定影響。
17、銅
銅在退火鋼中主要以固溶體或極微細(xì)的金屬夾雜物形態(tài)存在。一般當(dāng)銅含量大于0.8%時(shí)會(huì)出現(xiàn)后一種游離形態(tài)。
銅在鋼中的含量一般在0.02%以下。通常它是鋼中的有害雜質(zhì)，使鋼的機(jī)械性能降低，并在加熱時(shí)導(dǎo)致金屬表面的氧化，影響鋼的質(zhì)量。但有時(shí)也特意往鋼中加入銅以代替部分鎳。在低碳低合金鋼中，特別與磷同時(shí)存在時(shí)，可提高鋼的抗大氣腐蝕性能。2-3%銅在奧氏體不銹鋼中可提高其對(duì)硫酸、磷酸及鹽酸等的抗腐蝕性及對(duì)應(yīng)力腐蝕的穩(wěn)定性。
銅不溶于稀鹽酸或稀硫酸，但易溶于硝酸或熱的濃硫酸。
銅在比色分析中的影響主要是在銅含量高時(shí)有色澤影響，應(yīng)考慮色澤空白。
十八、氮
氣體對(duì)鋼的質(zhì)量影響很大，在大多數(shù)情況下，氣體的存在使鋼發(fā)脆并出現(xiàn)裂縫，降低耐蝕性等弊病。氮在鋼中一般含量應(yīng)不大于0.008%，但在某些情況下，例如在鎳鉻鋼、鉻錳鋼中加入少量氮，它起著加入合金元素的作用，代替了相當(dāng)部分的鎳。除此，根據(jù)需要還對(duì)鋼進(jìn)行表面滲氮處理，以此增加鋼的硬度和耐磨性能。也顯著改善其耐蝕性能。
鋼中氮主要是以氮化物（如Fe4N、Mn3N2、AlN、BN、TiN、VN、CrN等等）形態(tài)存在，只有極少數(shù)的一部分成為固溶體。
按物理性質(zhì)和鍵的特性，氮化物可分為兩類：金屬氮化物和非金屬氮化物。而金屬氮化物又分為非過(guò)渡金屬氮化物和過(guò)渡金屬氮化物兩種。鈦副族、釩副族的金屬氮化物以及非金屬氮化物常常屬于難溶的氮化物。這些氮化物溶解需用高氯酸或硫酸冒煙處理，或采用硫酸鉀—硫酸“濕法熔融”。除上述難溶的氮化物以外，其它氮化物都能溶于稀酸。
應(yīng)用化學(xué)方法溶樣，只能測(cè)定鋼中化合氮和固溶的氮，而吸附在金屬表面或處于金屬氣孔的氮，呈分子形式，無(wú)法測(cè)定?？偟康臏y(cè)定，需靠真空熔融或其它物化法。