金属材料中的五大元素一般指钢材中的五大元素包括：碳，硫，磷，锰，硅。也有八大元素包括：碳，硫，磷，锰，硅，铁，氮，氧。

五大元素或八大元素在钢材中的作用：

1，碳-钢铁中基本的成分。它是主要区分钢或铁的主要依据，含碳量大于1.7%是铁，低于1.7%的称为钢，而且，在生产过程中，碳影响着铸件的机械力学性能。在铸造中碳会促进石墨化，减小白口倾向，即减少渗碳体、珠光体、三元磷共晶，增加铁素体，因而降低硬度改善加工性能；碳促进镁吸收率的提高；改善球化，以达到预期效果；碳能改善流动性，增加凝固时的体积膨胀；碳提高吸振性，减摩性，导热性。但碳含量过高引起石墨漂浮，恶化力学性能，过低又易产生缩孔松缩等缺陷。所以，对不同质量要求的铸件，合理选配碳含量一般是提高铸件质量的一种途径，例如：灰铁含碳量大多在2.6%～3.6%，球墨铸铁在3.5%～3.9%。碳对中锰球墨铸铁的力学性能影响不明显，一般碳量高于3.9%时易出现石墨漂浮，影响铸铁质量，碳低于3.0%时，不利于石墨化故一般控制碳量在3.0%～3.8%为宜。

2，硫-钢铁中的一种杂质，属有害元素。在铸造中，硫元素与Mn、Mg等其他元素亲和力强，产生稳定的碳化物，阻碍石墨化，消耗铁液中的球化元素，形成MgS、MnS等残渣，由于硫的消耗作用使有效的残留球化元素含量过低则降低球化，还促进形成夹渣，皮下气孔等缺陷。由于硫降低球化率，加快球化衰退以及形成夹渣等使力学性能下降或不稳定。硫元素应除去，应该含量低。在普通灰铁中，硫含量一般在0.02%～0.15%，在球墨铸铁中S≤0.02%，有时可视情况而定。

3，磷-钢铁中有害元素，被作为杂质对待。磷往往是影响铸件力学性能，尤其使韧性和致密性降低，是造成铸件开裂的主要原因。因为磷在铸件中溶解度很低。如P<0.05%时，固溶于铁，对球墨铸件力学性能没有明显的不良影响。在铸铁中磷是一个容易偏析的元素，当铸件中磷含量达到0.05%时，已有可能形成磷共晶，对大多数铸件来说，磷共晶会增加铸件脆性，严重恶化了力学性能。例如：在球墨铸铁中，磷量由0.04%～0.05%提高到0.2%，抗拉强度由800Mpa～850Mpa，降低到650Mpa～700Mpa，伸长率由3.5%～4%下降到1.5%～2.0%。因此磷应限制含量好在0.04%以下。但是磷能提高硬度，改善耐磨性，在某些耐磨铸铁中，要加入磷，其目的是利用磷共晶的耐磨性。

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4，锰-是钢铁重要元素之一，适量的锰，有助于生成纹理结构，增加坚固性和强度及耐磨性。锰和硫一样都是稳定的化合物，是阻碍石墨化的元素，当与硫共存时，锰与硫的亲和力较大，会结合成MnS等化合物，在适当温度时，不仅无阻碍石墨化作用，还能中和硫，起着除硫作用。锰达到一定量时，能使铸件强度高、硬度高、密度高、耐磨等优点，此时硅量也相应提高。锰易在共晶团边界产生偏析，铸态下易生成碳化物，增加锰量，会恶化力学性能。因此锰的含量一般应低。但是锰能稳定奥氏体，促使形成奥氏体基体时，可成为弱磁性球墨铸铁，具有良好抗磨性。锰固溶于奥氏体中，与铁形成置换式固溶体，并且，由于锰比铁对碳具有更强的亲和力，它组织碳从固溶体中扩散和析出，起到了稳定和扩大奥氏体区的作用。

5，硅-是钢铁中的有益元素，它和碳元素一样，能促进石墨化，以孕育剂的方式添加的硅作用更明显。对于铸态球墨铸件，增加含硅量有双重作用，一方面它使渗碳体、珠光体、三元磷共晶减少，铁素体增加，因而降低强度和硬度，改善铸件塑性；另一方面硅固溶强化铁素体，使屈服点和硬度提高；硅改善铸造流动性，增大凝固时体积膨胀；硅能改善耐热、耐蚀性。增加硅量，特别是孕育硅量，能够显著的控制碳化物的数量，因此，硅是抑制中锰球墨铸铁白口倾向的强力元素。硅在一定范围内，有利于强度和韧性的提高，但使抗磨性能有所降低。故要取合适的量。一般情况下，灰铸件硅含量在1.2%～3.0%，球墨铸件中硅在2.0%～3.0%。

6，铁-是钢材中的基体元素也是主要元素，钢是铁与其余元素的合金。

7，氮-能使钢材强化，但显著降低钢材塑性、韧性、可焊性和冷弯性能，增加时效倾向和冷脆性。一般要求含量小于0.008%。

8，氧-有害元素。引起热脆。一般要求含量小于0.05%

钢材实际上是一种以碳、硅、锰、硫、磷等元素为基础十分复杂的化学过程。其中碳、硅是基本的成分，锰含量一般较低时影响不大，硫、磷常被看做是杂质，因此常加以限制。其中每一个元素对铸铁的品质、凝固结晶、组织和性能均有一定的影响和作用。这就要求铸造者在铸造过程中应对五大元素进行合理配比，它是提高铸件质量的一条途径。

钢材中元素检测方法：

1，碳硫两个元素经济实惠的检测方式就是碳硫分析仪或高频红外碳硫分析仪。

2，氧氮这两个元素可以用氧氮分析仪检测。

3，钢材中五大元素一般用化学法或全谱火花直读光谱仪来分析，由于直读光谱仪在金属冶炼，铸造等领域分析速度快，数据准确，稳定性好所以大多数工厂实验室都用直读光谱仪做金属材料成分分析，不仅能分析钢材中的五大元素，同时能分析除五大元素外的其他合金元素如：铬，镍，铜，硼等等