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合金元素對(duì)鐵碳合金相圖的影響
1、合金元素對(duì)A相區(qū)的影響：1）擴(kuò)大A相區(qū)（Mn、Ni、Co）；2）縮小A相區(qū)（Cr、V、Mo、Si)；3）正是這個(gè)原因我們可以生產(chǎn)奧氏體鋼和鐵素體鋼；
2、合金元素對(duì)S、E點(diǎn)的影響：凡是擴(kuò)大A相區(qū)的元素均使S、E點(diǎn)向左下方移動(dòng)；凡是縮小A相區(qū)的元素均使S、E點(diǎn)向左上方移動(dòng)。
合金元素對(duì)S、E點(diǎn)的影響：如圖1所示：
圖1
合金元素對(duì)鋼熱處理的影響
1、對(duì)奧氏體化的影響——大多數(shù)合金元素（鎳、鈷除外）都減緩?qiáng)W氏體化過程。所以在熱處理時(shí)就需要比碳鋼更高的加熱溫度和更長(zhǎng)的保溫時(shí)間。——碳化物不宜分解。
2、對(duì)奧氏體晶粒大小的影響——大多數(shù)合金元素有阻礙奧氏體晶粒長(zhǎng)大的作用。但錳和硼卻相反，可以促進(jìn)奧氏體晶粒長(zhǎng)大，所以，除錳鋼外，合金鋼在加熱時(shí)不易過熱。這樣有利于在淬火后獲得細(xì)馬氏體；也有利于適當(dāng)提高加熱溫度，使奧氏體中溶有更多的合金元素增加淬透性和提高鋼的力學(xué)性能。[2]
3、合金元素對(duì)過奧氏體轉(zhuǎn)變的影響——除鈷外，所有合金元素都使C曲線右移，降低鋼的臨界冷卻速度，提高鋼的淬透性（如圖7-4）。有些合金元素還使C曲線的形狀發(fā)生改變。另外，大多數(shù)合金元素還使Ms點(diǎn)下降。
對(duì)鋼加熱和冷卻時(shí)相變的影響
鋼加熱時(shí)的主要固態(tài)相變是非奧氏體相向奧氏體相的轉(zhuǎn)變，即奧氏體化的過程。整個(gè)過程都和碳的擴(kuò)散有關(guān)。合金元素中，非碳化物形成元素降低碳在奧氏體中的激活能，增加奧氏形成的速度；而強(qiáng)碳化物形成元素強(qiáng)烈妨礙碳在鋼中的擴(kuò)散，顯著減慢奧氏體化的過程。
鋼冷卻時(shí)的相變是指過冷奧氏體的分解，包括珠光體轉(zhuǎn)變（共析分解）、貝氏體相變及馬氏體相變。僅舉合金元素對(duì)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線的影響為例，大多數(shù)合金元素，除鈷和鋁外，均起減緩?qiáng)W氏體等溫分解的作用，但各類元素所起的作用有所不同。不形成碳化物的（如硅、磷、鎳、銅）和少量的碳化物形成元素（如釩、鈦、鉬、鎢），對(duì)奧氏體到向珠光體的轉(zhuǎn)變和向貝氏體的轉(zhuǎn)變的影響差異不大，因而使轉(zhuǎn)變曲線向右推移。
碳化物形成元素（如釩、鈦、鉻、鉬、鎢）如果含量較多，將使奧氏體向珠光體的轉(zhuǎn)變顯著推遲，但對(duì)奧氏體向貝氏體的轉(zhuǎn)變的推遲并不顯著，因而使這兩種轉(zhuǎn)變的等溫轉(zhuǎn)變曲線從“鼻子”處分離，而形成兩個(gè)C形。[3]
對(duì)鋼的晶粒度和淬透性的影響
影響奧氏體晶粒度的因素很多。鋼的脫氧和合金化情況均與“奧氏體本質(zhì)晶粒度”有關(guān)。一般來說,一些不形成碳化物的元素,如鎳、硅、銅、鈷等,阻止奧氏體晶粒長(zhǎng)大的作用較弱,而錳、磷則有促進(jìn)晶粒長(zhǎng)大的傾向。碳化物形成元素如鎢、鉬、鉻等，對(duì)阻止奧氏體晶粒長(zhǎng)大起中等作用。強(qiáng)碳化物形成元素如釩、鈦、鈮、鋯等，強(qiáng)烈地阻止奧氏體晶粒長(zhǎng)大，起細(xì)化晶粒作用。鋁雖然屬于不形成碳化物元素，但卻是細(xì)化晶粒和控制晶粒開始粗化溫度的最常用的元素。
鋼的淬透性（見淬火）高低主要取決于化學(xué)成分和晶粒度。除鈷和鋁等元素外，大部分合金元素溶入固溶體后都不同程度地抑制過冷奧氏體向珠光體和貝氏體的相變，增加獲得馬氏體組織的數(shù)量，即提高鋼的淬透性。[4]
對(duì)鋼的力學(xué)性能和回火性能的影響
鋼的性能取決于鐵的固溶體和碳化物各自性能以及它們相對(duì)分布的狀態(tài)。合金元素對(duì)鋼的力學(xué)性能的影響也與此有關(guān)。固溶于鐵素體中的合金元素，起固溶強(qiáng)化作用，使強(qiáng)度和硬度提高，但同時(shí)使韌性和塑性相對(duì)地降低。
調(diào)質(zhì)鋼的韌性－脆性轉(zhuǎn)變溫度是評(píng)價(jià)力學(xué)性能的一項(xiàng)重要指標(biāo)。
①提高轉(zhuǎn)變溫度的元素有B、P、C、Si、Cu、Mo、Cr；
②降低轉(zhuǎn)變溫度的元素有Ni、Mn；
③少量時(shí)提高、多量時(shí)降低轉(zhuǎn)變溫度的元素有Ti、V;
④少量時(shí)降低、多量時(shí)提高轉(zhuǎn)變溫度的元素有Al。
合金鋼的回火穩(wěn)定性比碳素鋼好，這是由于合金元素在回火時(shí)阻礙了鋼中原子的擴(kuò)散，因而在同樣溫度下，起到延遲馬氏體分解和抗回火軟化的作用。碳化物形成元素，對(duì)回火軟化的延遲作用特別顯著。鈷和硅雖屬不形成碳化物元素，但它們對(duì)滲碳體晶核的形成和長(zhǎng)大，有強(qiáng)烈的延遲作用，因此，也有延遲回火軟化的作用。[5]
對(duì)鋼的焊接性和被切削性的影響
焊接性和被切削性是衡量鋼的工藝性能好壞的主要方面。凡能提高淬透性的合金元素均對(duì)鋼的焊接性不利。因?yàn)樵诤缚p熱影響區(qū)靠近熔合線一側(cè)冷卻時(shí)易形成馬氏體等硬脆組織，有導(dǎo)致開裂的危險(xiǎn)。另一方面，熱影響區(qū)靠近熔合線處的晶粒因受高熱容易粗化，因此，合金鋼中含有可使晶粒細(xì)化的元素如鈦、釩等是有益的。
鋼中加入適量的硫、鉛等元素可改善鋼的被切削性（見易切削鋼）。合金鋼中的合金元素一般會(huì)使鋼的硬度增加，因而增高切削抗力，加劇刀具磨損。通過改變鋼的基體組織、夾雜物的種類、數(shù)量和形狀可以影響鋼的被切削性。[6]
對(duì)鋼的耐蝕性能的影響
鉻是不銹耐酸鋼和耐熱鋼的主要合金元素。合金鋼中含鉻量若達(dá)到12%左右，在鋼的表面便形成致密的鉻的氧化物，使鋼在氧化性介質(zhì)中的耐蝕性發(fā)生突變而大大提高。鉻、鋁、硅等元素，能提高鋼的抗氧化性和抗高溫氣體的腐蝕性能，但過量的鋁和硅則會(huì)使鋼的熱塑性變壞。鎳主要用來形成和穩(wěn)定奧氏體組織，使鋼獲得良好的力學(xué)性能、耐蝕性能和工藝性能。鉬能使不銹耐酸鋼很快鈍化，提高對(duì)含有氯離子的溶液及其他非氧化性介質(zhì)的耐蝕能力。鈦、鈮通常用來固定合金鋼中的碳，使它生成穩(wěn)定的碳化物，以減輕碳對(duì)合金鋼耐蝕性能的有害作用。銅和磷配合使用時(shí)，可提高鋼的耐大氣腐蝕性能。
合金元素對(duì)鐵碳合金相圖的影響
1、合金元素對(duì)A相區(qū)的影響：1）擴(kuò)大A相區(qū)（Mn、Ni、Co）；2）縮小A相區(qū)（Cr、V、Mo、Si)；3）正是這個(gè)原因我們可以生產(chǎn)奧氏體鋼和鐵素體鋼；
2、合金元素對(duì)S、E點(diǎn)的影響：凡是擴(kuò)大A相區(qū)的元素均使S、E點(diǎn)向左下方移動(dòng)；凡是縮小A相區(qū)的元素均使S、E點(diǎn)向左上方移動(dòng)。
合金元素對(duì)S、E點(diǎn)的影響：如圖1所示：
圖1
合金元素對(duì)鋼熱處理的影響
1、對(duì)奧氏體化的影響——大多數(shù)合金元素（鎳、鈷除外）都減緩?qiáng)W氏體化過程。所以在熱處理時(shí)就需要比碳鋼更高的加熱溫度和更長(zhǎng)的保溫時(shí)間。——碳化物不宜分解。
2、對(duì)奧氏體晶粒大小的影響——大多數(shù)合金元素有阻礙奧氏體晶粒長(zhǎng)大的作用。但錳和硼卻相反，可以促進(jìn)奧氏體晶粒長(zhǎng)大，所以，除錳鋼外，合金鋼在加熱時(shí)不易過熱。這樣有利于在淬火后獲得細(xì)馬氏體；也有利于適當(dāng)提高加熱溫度，使奧氏體中溶有更多的合金元素增加淬透性和提高鋼的力學(xué)性能。[2]
3、合金元素對(duì)過奧氏體轉(zhuǎn)變的影響——除鈷外，所有合金元素都使C曲線右移，降低鋼的臨界冷卻速度，提高鋼的淬透性（如圖7-4）。有些合金元素還使C曲線的形狀發(fā)生改變。另外，大多數(shù)合金元素還使Ms點(diǎn)下降。
對(duì)鋼加熱和冷卻時(shí)相變的影響
鋼加熱時(shí)的主要固態(tài)相變是非奧氏體相向奧氏體相的轉(zhuǎn)變，即奧氏體化的過程。整個(gè)過程都和碳的擴(kuò)散有關(guān)。合金元素中，非碳化物形成元素降低碳在奧氏體中的激活能，增加奧氏形成的速度；而強(qiáng)碳化物形成元素強(qiáng)烈妨礙碳在鋼中的擴(kuò)散，顯著減慢奧氏體化的過程。
鋼冷卻時(shí)的相變是指過冷奧氏體的分解，包括珠光體轉(zhuǎn)變（共析分解）、貝氏體相變及馬氏體相變。僅舉合金元素對(duì)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線的影響為例，大多數(shù)合金元素，除鈷和鋁外，均起減緩?qiáng)W氏體等溫分解的作用，但各類元素所起的作用有所不同。不形成碳化物的（如硅、磷、鎳、銅）和少量的碳化物形成元素（如釩、鈦、鉬、鎢），對(duì)奧氏體到向珠光體的轉(zhuǎn)變和向貝氏體的轉(zhuǎn)變的影響差異不大，因而使轉(zhuǎn)變曲線向右推移。
碳化物形成元素（如釩、鈦、鉻、鉬、鎢）如果含量較多，將使奧氏體向珠光體的轉(zhuǎn)變顯著推遲，但對(duì)奧氏體向貝氏體的轉(zhuǎn)變的推遲并不顯著，因而使這兩種轉(zhuǎn)變的等溫轉(zhuǎn)變曲線從“鼻子”處分離，而形成兩個(gè)C形。[3]
對(duì)鋼的晶粒度和淬透性的影響
影響奧氏體晶粒度的因素很多。鋼的脫氧和合金化情況均與“奧氏體本質(zhì)晶粒度”有關(guān)。一般來說,一些不形成碳化物的元素,如鎳、硅、銅、鈷等,阻止奧氏體晶粒長(zhǎng)大的作用較弱,而錳、磷則有促進(jìn)晶粒長(zhǎng)大的傾向。碳化物形成元素如鎢、鉬、鉻等，對(duì)阻止奧氏體晶粒長(zhǎng)大起中等作用。強(qiáng)碳化物形成元素如釩、鈦、鈮、鋯等，強(qiáng)烈地阻止奧氏體晶粒長(zhǎng)大，起細(xì)化晶粒作用。鋁雖然屬于不形成碳化物元素，但卻是細(xì)化晶粒和控制晶粒開始粗化溫度的最常用的元素。
鋼的淬透性（見淬火）高低主要取決于化學(xué)成分和晶粒度。除鈷和鋁等元素外，大部分合金元素溶入固溶體后都不同程度地抑制過冷奧氏體向珠光體和貝氏體的相變，增加獲得馬氏體組織的數(shù)量，即提高鋼的淬透性。[4]
對(duì)鋼的力學(xué)性能和回火性能的影響
鋼的性能取決于鐵的固溶體和碳化物各自性能以及它們相對(duì)分布的狀態(tài)。合金元素對(duì)鋼的力學(xué)性能的影響也與此有關(guān)。固溶于鐵素體中的合金元素，起固溶強(qiáng)化作用，使強(qiáng)度和硬度提高，但同時(shí)使韌性和塑性相對(duì)地降低。
調(diào)質(zhì)鋼的韌性－脆性轉(zhuǎn)變溫度是評(píng)價(jià)力學(xué)性能的一項(xiàng)重要指標(biāo)。
①提高轉(zhuǎn)變溫度的元素有B、P、C、Si、Cu、Mo、Cr；
②降低轉(zhuǎn)變溫度的元素有Ni、Mn；
③少量時(shí)提高、多量時(shí)降低轉(zhuǎn)變溫度的元素有Ti、V;
④少量時(shí)降低、多量時(shí)提高轉(zhuǎn)變溫度的元素有Al。
合金鋼的回火穩(wěn)定性比碳素鋼好，這是由于合金元素在回火時(shí)阻礙了鋼中原子的擴(kuò)散，因而在同樣溫度下，起到延遲馬氏體分解和抗回火軟化的作用。碳化物形成元素，對(duì)回火軟化的延遲作用特別顯著。鈷和硅雖屬不形成碳化物元素，但它們對(duì)滲碳體晶核的形成和長(zhǎng)大，有強(qiáng)烈的延遲作用，因此，也有延遲回火軟化的作用。[5]
對(duì)鋼的焊接性和被切削性的影響
焊接性和被切削性是衡量鋼的工藝性能好壞的主要方面。凡能提高淬透性的合金元素均對(duì)鋼的焊接性不利。因?yàn)樵诤缚p熱影響區(qū)靠近熔合線一側(cè)冷卻時(shí)易形成馬氏體等硬脆組織，有導(dǎo)致開裂的危險(xiǎn)。另一方面，熱影響區(qū)靠近熔合線處的晶粒因受高熱容易粗化，因此，合金鋼中含有可使晶粒細(xì)化的元素如鈦、釩等是有益的。
鋼中加入適量的硫、鉛等元素可改善鋼的被切削性（見易切削鋼）。合金鋼中的合金元素一般會(huì)使鋼的硬度增加，因而增高切削抗力，加劇刀具磨損。通過改變鋼的基體組織、夾雜物的種類、數(shù)量和形狀可以影響鋼的被切削性。[6]
對(duì)鋼的耐蝕性能的影響
鉻是不銹耐酸鋼和耐熱鋼的主要合金元素。合金鋼中含鉻量若達(dá)到12%左右，在鋼的表面便形成致密的鉻的氧化物，使鋼在氧化性介質(zhì)中的耐蝕性發(fā)生突變而大大提高。鉻、鋁、硅等元素，能提高鋼的抗氧化性和抗高溫氣體的腐蝕性能，但過量的鋁和硅則會(huì)使鋼的熱塑性變壞。鎳主要用來形成和穩(wěn)定奧氏體組織，使鋼獲得良好的力學(xué)性能、耐蝕性能和工藝性能。鉬能使不銹耐酸鋼很快鈍化，提高對(duì)含有氯離子的溶液及其他非氧化性介質(zhì)的耐蝕能力。鈦、鈮通常用來固定合金鋼中的碳，使它生成穩(wěn)定的碳化物，以減輕碳對(duì)合金鋼耐蝕性能的有害作用。銅和磷配合使用時(shí)，可提高鋼的耐大氣腐蝕性能。
