在【铁系材料的分类（支持LCA的机械元件材料的基本知识-8）】中，已对铁系材料可在“生成”和“锻造”这两个阶段的工序中来控制材料的性质进行了说明（参照【下图】）。在本次说明中，对在“生成”工序中的材料组成和材料性质的基本关系进行说明。
（1）含碳率和铁系材料
铁系材料，大致可以说是铁（Fe）和碳（C）的合金。根据该碳（C）的含有比例，铁系材料可分成3类。其硬度等材料性质各不相同。
材料名称 | 铁 | 钢（碳素钢） | 铸铁 |
含碳比例（％） | 0～0.04 | 0.04～2.1 | 2.1～6.7 |
（2）所含元素的种类和作用之间的关系
在此，对铁系材料中所含的，具有代表性的元素及其作用效果进行说明。
所含元素 | 所含元素发挥出的作用效果示例 |
碳（C） | *生成钢的硬度和强度（拉伸强度、压缩强度）的元素 碳为1％时，拉伸强度增大约100kg/mm2的效果：下式 拉伸强度（kgf/mm2）≒20＋100＊Ｃ％ |
硅（Si） 0.1～0.4％程度 | *具有增大硬度、强度的效果。其效果为，硅为1％时，拉伸强度增大约10kg/mm2的程度 |
锰（Mn） 0.5～0.8％程度 | *与淬火效果有关系。在高张力钢中，以较高的比例含有锰。 *与硫进行化合，由此来预防脆性。 |
铬（Cr） | *改善淬透性。 *提高高温硬度、耐摩损性 |
钼（Mo） | *加深硬化层。 *提高高温强度、高温硬度。 |
磷（P） 0.03％以下 | *会产生冷脆性的有害元素
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硫（S） 0.03％以下 | *会产生热脆性的有害元素 |
尽管碳（C）、硅（Si）、锰（Mn）这3种元素是使材料性能向好的方向起作用的元素。但，磷（P）和硫（S）是可出现使材料变脆等有害作用的杂质元素。这种磷和硫的含有率较少的钢可以说是优质的。有代表性的机械结构用钢材S45C的组成，见下表。
符号 | C（%） | Si | Mn | P | S |
S45C | 0.42～0.48 | 0.15～0.35 | 0.60～0.90 | 0.030以下 | 0.035以下 |
（JIS G4051-1979摘要）
（3）合金钢和组成
・弹簧钢：含C、Si、Mn、Cr等
・高速工具钢：含C、W、Cr、V、Mo等
・不锈钢：含C、Cr、Ni等
下回，对“锻造”工序和材料性能的基本关系进行说明。
