橢圓形封頭中除螺栓材料外，常用的低合金鋼為含碳量小于0.20%的碳錳鋼、硅鋼、鉻鉬鋼、鉻鉬釩鋼和鉻鉬釩鋁鋼，而螺栓材料則常用含碳量為0.25%~0.45%的鉻鋼和鉻鉬鋼。

　　低合金鋼中，其主要影響元素有碳(C)、錳(Mn)、鉻(Cr)、鉬(Mo)、釩(V)、硅(Si)、鋁(Al)等。除此之外，尚有硫(S)、氧(O)、磷(P)、砷(As)、銻(Sb)等雜質(zhì)元素。

　　1、碳(C)在低合金鋼中的作用

　　同碳素鋼部分。

　　2、錳(Mn)在低合金鋼中的作用

　　錳與鐵形成固溶體，可提高鋼中鐵素體和奧氏體的硬度和強(qiáng)度。錳又是碳化物形成元素，它進(jìn)入滲碳體中將取代一部分鐵原子。錳還可起到細(xì)化珠光體的作用，因此，在橢圓形封頭用碳錳鋼中常利用錳來(lái)提高鋼的強(qiáng)度，但它使材料的延展性有所降低，而且增加了應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的敏感性。在一般碳錳鋼和低合金鋼中，其含量應(yīng)在1%~2%。

　　錳是良好的脫氧劑和脫硫劑。錳與硫形成MnS，可防止因硫而導(dǎo)致的熱脆現(xiàn)象，從而改善鋼的熱加工性能。因此，在工業(yè)用鋼中一般都含有一定數(shù)量的錳。

　　錳在鋼中由于能降低臨界轉(zhuǎn)變溫度，故碳錳鋼的低溫沖擊韌性比碳素鋼好。

　　錳能強(qiáng)烈增加碳錳鋼的淬透性。錳含量較高時(shí)，有使鋼晶粒粗化并增加鋼的回火脆性的不利傾向。

　　錳對(duì)鋼的焊接性有不利的影響。為改善橢圓形封頭用鋼的焊接性，應(yīng)在許可的范圍內(nèi)，適當(dāng)降低鋼的碳含量。焊接時(shí)也需采用 低氫焊條和相應(yīng)的焊接工藝。

　　3、鉻(Cr)在低合金鋼中的作用

　　鉻是縮小g相區(qū)和形成g相圈的元素，在a-Fe中無(wú)限固溶，在g-Fe中的 溶解度為12.5%。

　　鉻屬于中等碳化物形成元素。隨鉻含量的增加，可形成(Fe，Cr)3C、(Cr，F(xiàn)e)7C3、(Cr，F(xiàn)e)23C6等碳化物，使鉻鉬鋼和鉻鉬釩鋼有良好的抗高溫氧化性和耐氧化介質(zhì)腐蝕作用，并增加鋼的熱強(qiáng)性。

　　鉻增加鋼的淬透性并有二次硬化作用。

　　鉻是 提高鋼的脆性轉(zhuǎn)變溫度的元素，隨著鉻含量的增加，鋼的脆性轉(zhuǎn)變溫度也逐步提高，沖擊值隨鉻含量增加而下降。

　　在含鉬的鍋爐鋼中，加入少量的鉻，能防止鋼在長(zhǎng)期使用過(guò)程中的石墨化。

　　4、鉬(Mo)在低合金鋼中的作用

　　鉬屬于強(qiáng)碳化物形成元素，當(dāng)其含量較低時(shí)，與鐵及碳形成復(fù)雜的滲碳體;當(dāng)含量較高時(shí)，則形成 殊碳化物。在較高回火溫度下，由于鉬的彌散分布，可使橢圓形封頭用材料出現(xiàn)二次硬化。

　　鉬對(duì)鐵素體有固溶強(qiáng)化作用，同時(shí)也提高碳化物的穩(wěn)定性，因此對(duì)鋼的強(qiáng)度產(chǎn)生有利作用。鉬是提高鋼熱強(qiáng)性 有效的合金元素，主要在于它能強(qiáng)烈提高鋼中鐵素體對(duì)蠕變的抗力。此外，鉬還可有效地抑制滲碳體在450℃~650℃工作溫度下的聚集，促進(jìn)彌散的 殊碳化物的析出，橢圓形封頭從而進(jìn)一步起到了強(qiáng)化作用。自含鉬0.5%的低合金鋼用于鍋爐管后，一系列二元和多元的含鉬珠光體鋼被 地用于動(dòng)力、石油和化學(xué)工業(yè)中，如15CrMo、12Cr1MoV、1Cr5Mo等。鉬同樣也能提高馬氏體鋼和奧氏體鋼的熱強(qiáng)性。

　　鉬在鋼中，由于形成 殊碳化物，可以改善在高溫高壓下抗氫侵蝕的作用。

　　鉬常與其他元素如錳、鉻等配合使用，可 提高橢圓形封頭用鋼的淬透性;鉬含量約0.5%時(shí)，能抑制或降低其他合金元素導(dǎo)致的回火脆性。

　　5、釩(V)在低合金鋼中的作用

　　釩是縮小g相區(qū)、形成g相圈的元素，在a-Fe中無(wú)限固溶，在g-Fe中的 溶解度約1.35%。

　　釩與碳、氧、氮都有較強(qiáng)的親合力，為強(qiáng)碳化物及氮化物形成元素。在低合金鋼中，釩能有效地固定鋼中的碳和氮，并形成高度彌散分布的碳化物和氮化物微粒，即使在高溫下，聚合長(zhǎng)大也極緩慢，因而可以增加鋼的熱強(qiáng)性和對(duì)蠕變的抗力。一系列的鉻鉬釩鋼已成為制造鍋爐、汽輪機(jī)的主要鋼種，如12CrMoV及12Cr1MoV常用于過(guò)熱器鋼管、導(dǎo)管及相應(yīng)的鍛件等。

　　含釩鋼在熱處理中，能提高晶粒粗化的溫度，從而降低橢圓形封頭用鋼的過(guò)熱敏感性，并提高鋼的強(qiáng)度和韌性等，尤其是它能提高鋼正火后的強(qiáng)度和屈服比及低溫韌性，因此它已成為普通低合金鋼的一種比較理想的合金元素。

　　由于釩對(duì)碳的固定作用，在高溫下，對(duì)抗氫腐蝕(脫碳和脆化)是有益的。在抗氫鋼中釩和碳含量之比應(yīng)在5.7左右，過(guò)低時(shí)不足以有效地起抗氫腐蝕作用，過(guò)高時(shí)，將有部分的釩溶入鐵素體中降低其塑性和焊接性能。

　　6、硅(Si)在低合金鋼中的作用

　　硅作為雜質(zhì)元素時(shí)，它在橢圓形封頭用低合金鋼中的作用與在碳素鋼中的作用相同，作為合金元素時(shí)，一般應(yīng)不低于0.4%。

　　硅在鋼中不形成碳化物，而是以固溶體的形態(tài)存在于鐵素體或奧氏體中。硅固溶于鐵素體和奧氏體中可起到提高它們的硬度和強(qiáng)度的作用，在常見(jiàn)元素中僅次于磷，而較錳、鎳、鉻、鎢、鉬、釩等為強(qiáng)。但硅含量若超過(guò)3%時(shí)，將 地降低鋼的塑性、韌性和延展性。

　　低硅含量對(duì)鋼的抗腐蝕性能影響不大，只有當(dāng)硅含量達(dá)到一定值時(shí)，它對(duì)鋼的抗腐蝕性能才有 的增強(qiáng)作用。硅含量為15%~20%的硅鑄鐵是很好的耐酸材料，對(duì)不同溫度和濃度的硫酸、硝酸都很穩(wěn)定，但在鹽酸和王水的作用下穩(wěn)定性很小，在氫氟酸中則不穩(wěn)定。橢圓形封頭用高硅鑄鐵之所以抗腐蝕，是由于當(dāng)開(kāi)始腐蝕時(shí)，在其表面形成致密的SiO2薄層，阻礙著酸的進(jìn)一步向內(nèi)侵蝕。

　　含硅的鋼在氧化氣氛中加熱時(shí)，表面也將形成SiO2薄層，從而提高鋼在高溫時(shí)的抗氧化性。

　　7、鋁(Al)在低合金鋼中的作用

　　鋁與氮及氧的親和力很強(qiáng)，因此它也用作煉鋼時(shí)的脫氧定氮?jiǎng)?，并起到?xì)化晶粒、阻抑碳鋼的時(shí)效、提高鋼在低溫下韌性的作用。

　　鋁作為合金元素加入鋼中時(shí)能提高鋼的抗氧化性，改善橢圓形封頭用鋼的電磁性能，提高滲氮鋼的耐磨性和疲勞強(qiáng)度等。因此，鋁在不起皮鋼、電熱合金、磁鋼和滲氮鋼中，得到了 的應(yīng)用。

　　鋁在鐵素體及珠光體鋼中，當(dāng)它的含量較高時(shí)，材料的高溫強(qiáng)度和韌性較低。

　　鋁和碳雖然可以化合生成碳化物Al4C3和Al3C，但它和碳的親和力小于鐵和碳的親和力，因此在鋼中一般不存在鋁的碳化物。

　　當(dāng)鋁含量達(dá)到一定量時(shí)，可使鋼產(chǎn)生鈍化現(xiàn)象，使鋼在氧化性酸中具有抗蝕性，但使鋼的焊接性變壞。

　　鋁還能提高鋼對(duì)硫化氫的抗蝕作用。鋁含量在4%左右的鋼，在溫度不超過(guò)600℃時(shí)有較好的抗硫化氫腐蝕作用。

　　橢圓形封頭用鋁對(duì)鋼在水蒸汽、氯氣、 別是在氯氣及其化合物氣氛中的抗蝕作用是不利的。

　　在鋼鐵材料表面鍍鋁和滲鋁，可以提高其抗氧化性和在工業(yè)和海洋性氣氛中的抗蝕性。

　　含鋁的鋼滲氮后，在鋼的表面形成一層牢固的薄而硬的彌散分布的氮化鋁層，從而提高其硬度和疲勞強(qiáng)度，并改善其耐磨性。

　　鋁是高錳低溫鋼的主要合金元素。一定量的鋁，有提高鐵錳奧氏體的穩(wěn)定度、抑制b—Mn相變的作用，從而使橢圓形封頭用鋁在低溫鋼中得到了應(yīng)用。

　　8、硫(S)、氧(O)、磷(P)、砷(As)、銻(Sb)等雜質(zhì)元素在低合金鋼中的作用

　　同在碳素鋼中的作用。但由于低合金鋼熔點(diǎn)較高，磷、砷、銻等雜質(zhì)元素容易在高溫下遷移聚集，從而導(dǎo)致低合金鋼的高溫回火脆性注。一般情況下，橢圓形封頭用低合金鋼均采用較高級(jí)的冶煉方法(如電爐冶煉)，故其硫、磷等雜質(zhì)元素含量較低。

　　注：合金鋼在進(jìn)行高溫回火熱處理或長(zhǎng)期在高溫下工作時(shí)，其中的雜質(zhì)元素磷、砷、銻等容易在高溫下遷移聚集。

　　由于這些元素的熔點(diǎn)一般比合金元素低，它將“割裂”橢圓形封頭用材料基體而導(dǎo)致合金鋼在高溫下呈現(xiàn)脆性。因?yàn)楹辖?/p>

　　鋼的這種脆性發(fā)生在紅熱的溫度下，故常稱(chēng)為紅脆。