鋼筋及鋼構材之化學成分除了鐵(Fe)之外，主要的還有碳(C)、矽(Si)、錳(Mn) 、磷(P)、硫(S)、鉻(Cr)、鉬(Mo) 、鎳(Ni) 、釩(V)、銅(Cu)…等元素。在CNS560及相關規範中明列C、Si、Mn、P、S及碳當量之規範值。以下作大略的介紹：
- 碳(C)：常溫時，碳含量愈高，則鋼之機械強度愈佳，這是因為雪明碳鐵(Cementite Fe3C)在結晶之邊界(Boundary)在受到外力時變形的抵抗較大。然而雪明碳鐵組織本身較鬆軟，遇衝擊或溫度降低時就容易破裂。對基本成分約0.3%之合金鐵而言，根據Rinebolt及Harris試驗，碳每增加0.1%，降伏點應力增加 5.2 kgf⁄cm^2 ，抗拉強度增加7.9 kgf⁄cm^2 ，伸長率減少5.1%。
- 矽(Si)：在精煉完成之熔鋼中，含有許多氣體，如氧氣(O2)、氮氣(N2)等，這些氣體會影響鋼質，如不清除這些氣體，則對形成中鋼錠的內外部性質會有不均勻的現象，這時可在熔鋼中加入矽鐵(Fe-Si, Ferro-Sillicon)或錳鐵(Fe-Mn, Ferro Mnagan)的脫氧劑，除去氣體．因此在精煉與脫氧過程後，會殘留矽之成分。在CNS560規範對矽成分之限制在0.55%以下。對基本成分0.3%之合金鋼而言，根據Rinebolt及Harris試驗，矽每增加0.1%，降伏點應力增加 0.6 kgf⁄cm^2 、抗拉強度增加1.2 kgf⁄cm^2 ，伸長率減少0.4%。
- 錳(Mn)：錳可以補充碳含量不足之弱點，也可以與矽共同提高鋼材之強度。雪明碳鐵(Cementite Fe3C)固熔硬化時，矽與錳可與鐵結晶格上之鐵原子相取代，而增加其強度，而且錳原子可使組織變成更為密緻化，使得強度益形增強。
對基本成分1.0%之合金鋼而言，根據Rinebolt及Harris試驗，矽每增加0.1%，降伏點應力增加 1.0 kgf⁄cm^2 、抗拉強度增加1.3 kgf⁄cm^2 ，伸長率減少0.6%。
- 磷(P)：一如前述在熔鋼之精煉過程中，須加入矽鐵或錳鐵脫氧，因此熔鋼中之碳便與氧結合，形成一氧化碳等氣體，就像打開汽水瓶，氣泡會一湧而上，這種氣泡產生對流現象叫做邊緣作用(Liming Action)。而從鋼材(鋼筋)的周邊開始凝固，由於其熔融較高，因此成分之純度亦較高，但內部碳或不純物磷、硫由於邊緣作用搬運至鋼材內部或中心，又此種汽泡不容易逃離的情況下，被迫凝固，因此鋼材內部會形成殘留細孔，成分較不均勻。
- 硫(S)：熔融金屬在凝固時，其先凝固部分與後凝固部分，在成份與組織有不同之現象，磷在低溫時可使鋼變脆弱、硫在高溫狀態亦使鋼變脆弱，不管是前者或是後者，對鋼材的品質都是不好的，磷與硫又極易聚集在鋼材之局部或中心部分，這種不純物不均勻分布的現象謂之偏析(Segregation)、偏析對鋼材是相當忌諱的，CNS 560對不純物的硫及磷含量設定相當嚴格，不得大於0.06%(一般) 或 0.045%(可焊鋼筋)。
- CE值(碳當量)：
碳當量之定義：將碳以外之元素之影響力換算成碳量表示者，CNS 560與CNS 2473等產品規範均對CE值訂有上限值，以有效管制鋼胚之均勻性。
且要使用經濟而方便的焊接方法進行鋼結構之焊接，則其鋼材之碳當量必須受到限制。碳當量主要在反應鋼材焊接後的冷裂敏感性，母材碳當量過高很容易在焊接後的熱影響區產生組織密緻的麻田散鐵，麻田散鐵會阻擋氫在鋼材中的行動並進而聚集構成裂縫，造成焊接缺陷，又稱為氫裂。
|
