工业使用的钢铁材料中非合金钢占有重要地位。碳质量分数在0.0218%~2.11%范围内的铁碳合金为碳素钢。碳素钢除以铁、碳为主要元素外，还含有少量的锰、硅、硫、磷等常存杂质。由于碳素钢容易冶炼，价格低廉，工艺性好，具有较好的使用性能，能满足许多场合的需要，因而在机械工程领域得到广泛应用。

钢是通过铁矿石、生铁或废铁冶炼而来的，由于原料和冶炼工艺的原因，碳素钢中除铁与碳两种元素外，不可避免地还存有杂质元素。对钢的性能影响较大的杂质元素有锰、硅、硫、磷等四种，称为常存杂质。它们对钢的性能有一定影响，尤其是后两种，是生产中需要严格控制、经常检查的杂质。

1．锰的影响

碳素钢中的锰主要是炼钢时用锰铁给钢液脱氧而残余在钢中的。锰有较强的脱氧能力，可以清除FeO，降低钢的脆性。锰还可以与钢中有害杂质硫形成MnS，从而降低S对钢的危害，提高热加工的工艺性。大部分锰溶入铁素体，形成置换固溶体，也能部分溶入Fe3C中，形成合金渗碳体，它们都能起强化作用。但是含锰量过高易使钢的晶粒粗大。总的说来锰对钢是有益的。在一般碳素钢中锰的质量分数控制在0.25%~0.8%范围内。对于某些碳素钢为提高其性能将杂质锰的质量分数提高到0.7%~1.2%，称为锰质量分数较高的碳素钢。

2．硅的影响

硅主要来自原料生铁及硅铁脱氧剂。硅比锰的脱氧能力强，可使钢液中的FeO变成炉渣脱离出来，从而提高钢的品质。硅能溶入铁素体，提高钢的强度、硬度，但会降低钢的塑性和韧性。

另一方面，硅使Fe3C稳定性下降，促进Fe3C分解生成石墨。若钢中出现石墨会使钢的韧性严重下降，产生所谓的“黑脆”。所以，作为有益杂质，硅在非合金钢中一般控制在0. 4%以内，特殊需要可降至0.03%。

3．硫的影响

杂质硫主要来源于矿石和燃料。硫不能溶入铁中，它主要与铁形成熔点为1190℃的FeS，FeS又与γ-Fe形成共晶体(Fe+FeS)，其熔点仅是985℃，这一温度低于钢的热变形加工温度(1000~1200℃)，在进行热变形加工时，分布在晶界处的共晶体处于熔融状态，易使钢在热变形加工中沿晶界开裂，表现出所谓“热脆性”。如果钢液脱氧不良，含有较多的FeO，还会形成( Fe+FeO+FeS)三相共晶体，熔点更低(940℃)，危害性更大。因此，钢中的硫含量越少，钢的品质越好。硫的含量常被用作衡量钢材质量等级的重要指标之一。一般情况下，钢中的硫质量分数低于0. 045%，如果要求更好的质量，则含量限制更严格。

4．磷的影响

磷也是由矿石带到钢中的。磷可以固溶到铁素体（固溶度<0.1%）中起强化作用，提高钢在室温时的强度。但是，磷也易与铁形成极脆的化合物Fe3P使钢的塑性和韧性显著下降，且温度越低脆性越大，这种现象通常称为钢的“冷脆性”。此外，磷还使钢的焊接性降低。因此，磷也是衡量钢材品质的指标之一。若无特殊需要，钢中的磷质量分数最多不超过0. 055%。有时候硫和磷含量也被适当增加，用于提高某些合金钢的可加工性。此外，炮弹钢中加入一定量的磷，可使炮弹爆炸时产生更多弹片，使之有更大的杀伤力。磷与铜共存还可以提高钢的耐大气腐蚀性能。

除了这些常存杂质元素之外，在炼钢过程中，还有少量非金属杂质（O、H、N等）进入钢液中，都会降低钢的力学性能。因此，也要加以严格控制。