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鋼是以鐵和碳為主要成分的合金，雖然碳和其他元素所占比例甚少，但卻決定鋼材的性能。
碳:是各種鋼中的重要元素之一。在碳素結構鋼中，則是鐵以外的最主要元素。碳是形成鋼材強度的主要成分，隨著含碳量的提高，鋼的強度逐漸增高，而塑性和韌性下降，冷彎性能、焊接性能和抗誘蝕性能等也變劣。碳素鋼按碳的含量區分，小于0.25%的為低碳鋼，介于 0.25%?0.6%的為中碳鋼，大于0.6%的為高碳鋼。含碳量超過0.3%時，鋼材的抗拉強度很高，但卻沒有明顯的屈服點，且塑性很??；含碳量超過0.2%時，鋼材的焊接性能將開始惡化。因此，規范推薦的鋼材，含碳量均不超過0.22% ,對于焊接結構鋼則嚴格控制在0.2%以內。
硫：是有害元素，常以硫化鐵形式夾雜于鋼中。當溫度達到800-1000攝氏度時，硫化鐵會培化使鋼材變脆，因而進行焊接或熱加工時有可能引發熱裂紋，稱為熱脆。此外，硫還會降低材的沖擊韌性、疲勞強度、抗銹蝕性能和焊接性能等。由于非金屬流化物的夾雜，經熱軋加工后還會中厚鋼板中形成局部分層現象，中采用焊接連接的節點中，沿板厚方向承受拉力時會發生層狀撕裂破壞，因而應嚴格限制鋼材中的含硫量。隨著鋼材牌號和質量等級的提高，含硫量的限值由0.05%依次降至0.025% ,厚度方向性能鋼板（抗層狀撕裂鋼板）的含硫量更限制在0.01%以下。
磷：可提高鋼的強度和抗繡蝕能力，但卻嚴重地降低鋼的塑性、韌性、冷彎性能和焊接性能，特別是在溫度較低時會使鋼材變脆，稱為冷脆。因此，磷的含量也要嚴格控制，隨鋼材牌號和質量等級的提高，含磷量的限值由0.045%依次降至0.025%。但當采取特殊冶煉工藝時，磷可作為一種合金元素來制造含磷的低合金鋼，此時其含量可達0.12%-0.13%。
