Химический состав определяется заводом-изготовителем по результатам анализа проб, отобранных от каждого ковша каждой плавки, и приводится в сертификате на сталь. При маркировке стального проката (или полуфабриката) наряду с другими важными сведениями обязательно указывается номер плавки.
Содержание углерода. Химический состав стали и главным образом содержание углерода (верхний предел) обеспечивают при установленной технологии свариваемость и малую вероятность возникновения горячих трещин в зоне термического влияния.
Правила Регистра и других классификационных обществ ограничивают верхний предел содержания углерода в корпусной стали нормальной прочности (не более 0,23% * для стали категории А). Повышение содержания углерода в такой стали может привести к образованию горячих трещин в сварных швах. Нижний предел по содержанию углерода не регламентируется.
Для судостроительной стали повышенной прочности максимальное содержание углерода согласно Правилам 0,18%.
Если эквивалент углерода превышает 0,45%, то для сварки требуются высокопрочные электроды с низким содержанием водорода и обязателен предварительный подогрев.
Если эквивалент углерода превышает 0,41%, но составляет не более 0,45%, то предварительный подогрев не требуется, однако применение электродов с низким содержанием водорода обязательно.
Если эквивалент углерода не превышает 0,41%, то предварительный подогрев не требуется и для сварки сталей повышенной прочности можно применять любые одобренные типы электродов.
Приведенная выше формула применима только к сталям углеродисто-марганцовистого типа с небольшим количеством легирующих элементов, уменьшающих зернистость (например, ниобием, ванадием или алюминием).
Содержание марганца. Влияние марганца весьма велико, так как он является главной легирующей примесью марганцовистых сталей. Особенно важное значение имеет величина отношения содержания марганца к углероду. Минимально допустимое содержание марганца в стали (категории А) должно быть не ниже
С повышением содержания марганца увеличивается временное сопротивление разрыву, возрастает, но в меньшей степени, предел текучести, повышается ударная вязкость и сдвигается порог хрупкости в сторону низких температур.
Содержание марганца в сталях нормальной прочности составляет от 0,60 до 1,50% в сталях повышенной прочности — от 0,90 до 1,60%.
Содержание серы и фосфора. В углеродистых сталях нормальной и повышенной прочности содержание каждого из указанных элементов не должно превышать 0,04% (Правила иностранных классификационных обществ допускают в углеродистых сталях нормальной прочности категории А содержание серы и фосфора 0,05% каждого). Содержание серы сверх безопасного верхнего предела вредно сказывается на свариваемости стали, способствуя образованию горячих трещин. Повышенное содержание фосфора приводит к хладноломкости стали. Вредное влияние фосфора уменьшается с понижением содержания углерода в стали.
Содержание мышьяка. В сталях всех категорий содержание мышьяка в соответствии с Правилами Регистра не должно превышать 0,08%. Однако в связи с широким применением керченских руд, имеющих в своем составе мышьяк, ГОСТ 380-71 допускает для стали, выплавленной на базе этих руд, увеличенное содержание мышьяка — до 0,15% (а также до 0,05% фосфора для стали ВСт.З 1-й—3-й категорий).
По данным С. С. Канфора, углеродистая сталь при повышенном содержании мышьяка (до 0,20%), серы и фосфора (до 0,05% каждого) не теряет своих механических свойств и свариваемости.
Содержание хрома, никеля, меди. В углеродистых сталях содержание каждого из этих элементов ограничивается Правилами и ГОСТ 5521-76, ГОСТ 380-71 значением не более 0,30%. Правила Регистра и иностранных классификационных обществ ограничивают содержание указанных элементов в стали повышенной прочности, а именно: хрома — 0,20%**; никеля — 0,40%; меди — 0,35%.