合金元素在合金钢中的作用
合金元素对不锈钢性能的影响
合金元素对不锈钢性能的影响不锈钢是一种具有耐腐蚀性的合金钢，在制造工业中广泛应用。
适当调整不锈钢中的合金元素含量可以改变不锈钢的性能，下面将对几种常见的合金元素对不锈钢性能的影响进行详细阐述。
1.铬（Cr）：铬是不锈钢中最主要的合金元素，能够形成一层致密的氧化铬膜，阻隔了氧气与金属表面的接触，从而提供了不锈钢的耐腐蚀性。
在一般的不锈钢中，铬的含量大约在10-30%之间。
2.镍（Ni）：镍可以提高不锈钢的强度、塑性和耐腐蚀性。
镍还能够提高不锈钢的抗氧化性能，在高温环境下不易失去光泽和变色。
此外，镍还能够提高不锈钢的焊接性能。
在不锈钢中，镍的含量通常在8-20%之间。
3.钼（Mo）：钼能够增加不锈钢的耐腐蚀性能特别是对于硫酸、硝酸和盐酸等强酸。
钼还能够提高不锈钢在高温下的力学性能和抗蠕变性能。
通常情况下，不锈钢中的钼含量在2-3%之间。
4.锰（Mn）：锰可以提高不锈钢的硬度和强度，并有利于钢的淬火性能。
此外，锰还能改善不锈钢的抗氧化性能和耐腐蚀性能。
在不锈钢中，锰的含量一般在1-2%之间。
5.钛（Ti）：钛能够阻止不锈钢在高温下的晶粒长大，提高不锈钢的耐腐蚀性能、焊接性能和高温强度。
钛的含量一般在0.5-1.5%之间。
综上所述，合金元素对不锈钢性能的影响是多样的。
铬是最关键的合金元素，确定了不锈钢的耐腐蚀性能；镍和钼能够提高不锈钢的力学性能和抗腐蚀性能；锰可以改善不锈钢的淬火性能和抗氧化性能；钛则能够提高不锈钢的高温性能。
合理调整不锈钢中合金元素的含量，可以根据具体的应用需求，改变不锈钢的性能，使其更适合各种工业领域的使用。
合金元素在钢中的主要作用
合金元素在钢中的主要作用合金元素是指将两种或多种金属或非金属加入到基本金属中，以改变其物理、化学和机械性能的材料。
钢是一种合金，其中含有一定比例的碳和其他合金元素。
合金元素在钢中起到了重要的作用，使钢具有不同的特性和适用性。
首先，合金元素可以改变钢的力学性能。
例如，添加镍和铬可以增强钢的抗拉强度和硬度，使其具有更好的耐磨性和耐腐蚀性。
钴和钨的添加可以增强钢的抗磨性和高温强度，使其适用于高温工作环境。
钛和铌的加入可以改善钢的焊接性能，使其具有更好的可塑性和可加工性。
其次，合金元素可以改变钢的化学性质。
例如，锰的添加可以提高钢的硬化性能，促进碳的溶解和扩散。
磷和硫的加入可以改善钢的冷加工性能，使其具有更好的可塑性和可加工性。
硅的加入可以提高钢的热导率和抗腐蚀性能。
通过调整合金元素的含量和比例，可以满足不同要求的钢的化学性质。
此外，合金元素还可以改变钢的热性能。
例如，添加铝和钛可以提高钢的氧化稳定性，使其在高温环境下具有更好的耐热性。
镍和铜的加入可以改善钢的导热性能，在高温下具有更好的热传导性能。
铍和银的添加可以提高钢的导电性能，使其适用于电气工程。
同时，合金元素还可以改变钢的结构和相变性。
例如，钼和钒的加入可以改善钢的定向结构，提高其强度和塑性。
锑和铅的添加可以促进钢的相变行为，改善其物理性能。
通过对合金元素的选择和控制，可以调节钢的晶粒尺寸、晶界强度和晶界活性，从而改善钢的内部结构和力学性能。
综上所述，合金元素在钢中起着重要的作用，通过调节它们的含量和比例，可以改变钢的力学性能、化学性质、热性能和结构性能，使钢具有更好的性能和适用性。
合理的合金设计和控制是制造高品质钢材的关键。
第七章 合金元素在钢中作用
4．常用钢种
40 40 4ZSiMn 低淬透性合金调质钢 Cr、 MnB、 38 40 中淬透性合金调质钢 CrMoAl、 CrNi 高淬透性合金调质钢 CrMnMo、 Cr Ni4WA 40 25 2
四、合金弹簧钢
1．弹簧性能特点
要求必须具有高的弹性极限，高的屈 要求必须具有高的弹性极限， 强比（Gs/50）高的疲劳强度（ 强比（Gs/50）高的疲劳强度（尤其 是缺口疲劳强度） 是缺口疲劳强度）及足够韧性。
4.合金元素对M相变温度也有影响 4.合金元素对M
大多数合金元素使Ms点下降 大多数合金元素使Ms点下降
第二节 合金钢的分类与编号
一、合金钢分类 通用分类方法有 : 1．按合金元素的质量分数 2．按合金元素的种类分：铬钢、锰钢、铬镍 按合金元素的种类分：铬钢、锰钢、 钢、硅锰钼钒钢等 3．按主要用途分
建 筑 及 工 程 用 结 构 钢 结构钢 机 械 制 造 用 结 构 钢 工 具 钢 特 殊 性 能 钢
二、合金钢的牌号
命名原则：由钢中碳的质量分数、 命名原则：由钢中碳的质量分数、 合金元素的种类和质量分数的组合 来表示。 来表示。当钢中合金元素的平均质 量分数<1.5%钢号中只标出元素符 量分数<1.5%钢号中只标出元素符 不标明元素的平均质量分数。 号，不标明元素的平均质量分数。 >1.5%、2.5%、3.5%在元素符 当>1.5%、2.5%、3.5%在元素符 号的后面相应标出2 ……。 号的后面相应标出2、3、4……。
例：20crMnTi钢制造汽车变速箱 20crMnTi钢制造汽车变速箱 齿轮工艺路线： 齿轮工艺路线： 锻造 正火 加工齿形 局部镀 铜（防渗碳） 渗碳 防渗碳） 预冷淬火+ 预冷淬火+ 低温回火 喷丸 磨齿 20crMnTi汽车变速齿轮热处理工 20crMnTi汽车变速齿轮热处理工 艺曲线及显微组织与力学性能。 艺曲线及显微组织与力学性能。
合金元素及其在合金中的作用
合金元素及其在合金中的作用合金是由两个或更多的金属元素或金属与非金属元素按照一定比例混合而成的固态材料。
在合金中，各个元素的作用是不同的，下面我将详细介绍几种常见的合金元素及其在合金中的作用。
1.镍（Ni）：镍是一种重要合金元素，常用于不锈钢、合金钢和高温合金中。
镍能够提高合金的抗腐蚀性能，使合金具有良好的耐酸、耐碱和耐海水腐蚀的能力。
此外，镍还可以提高合金的强度和韧性，增加合金的耐热性能。
2.铬（Cr）：铬是一种常见的合金元素，常用于不锈钢中。
铬能够增加合金的耐蚀性能，形成一层致密、不易被氧化的氧化铬膜，防止氧、水和其他腐蚀介质侵蚀基体材料。
此外，铬还能够提高合金的硬度和高温强度。
3.钼（Mo）：钼是一种高温合金的重要元素，常用于高速钢、硬质合金和高温合金中。
钼能够提高合金的硬度、强度和热稳定性，使合金在高温下仍然保持较好的机械性能。
4.钛（Ti）：钛是一种轻、强度高、耐腐蚀的合金元素，常用于航空航天、汽车、船舶和化工等领域。
钛能够提高合金的强度、刚性和耐腐蚀性能，同时具有较低的密度，可以减轻整个结构的重量。
5.铝（Al）：铝是一种轻量化、高强度的合金元素，常用于航空航天、汽车和建筑等领域。
铝能够提高合金的强度、硬度和耐热性能，同时具有较低的密度和良好的导热性能，使得合金更加轻量化和高效。
6.硅（Si）：硅是一种常见的合金元素，常用于铝合金和镁合金中。
硅能够提高合金的强度和耐磨性能，同时还能够改善合金的铸造性能和热处理性能。
7.钒（V）：钒是一种强化元素，常用于合金钢中。
钒能够提高合金的硬度、强度和耐磨性能，同时还能够在高温下保持较好的韧性和切削性能。
8.锰（Mn）：锰是一种重要的合金元素，常用于耐磨锰板、合金钢和不锈钢中。
锰能够提高合金的硬度、强度和耐磨性能，并且可以改善焊接性能、热处理性能和耐蚀性能。
总结起来，不同的合金元素在合金中起到的作用也不同，有的提高合金的抗腐蚀性能，有的提高合金的强度和硬度，有的提高合金的耐高温性能。
合金元素在钢中的作用
1. 合金元素对钢性能的影响钢材中合金元素可以提高钢铁材料洁净度、均匀度、组织细度等影响材料性能，提高冶金行业资源、能源利用效率，实现节能、环保，促进钢铁行业可持续发展。
主要有以下几个方面：(1)结晶强化。
结晶强化就是通过控制结晶条件，在凝固结晶以后获得良好的宏观组织和显微组织，从而提高金属材料的性能。
它包括：(2)形变强化。
金属材料经冷加工塑性变形可以提高其强度。
这是由于材料在塑性变形后位错运动的阻力增加所致。
(3)固溶强化．通过合金化(加入合金元素)组成固溶体，使金属材料得到强化称为固溶强化。
(4)相变强化。
合金化的金属材料，通过热处理等手段发生固态相变，获得需要的组织结构，使金属材料得到强化，称为相变强化。
(5)晶界强化。
晶界部位的自由能较高，而且存在着大量的缺陷和空穴，在低温时，晶界阻碍了位错的运动，因而晶界强度高于晶粒本身；但在高温时，沿晶界的扩散速度比晶内扩散速度大得，晶界强度显著降低。
因此强化晶界对提高钢的热强性是很有效的。
硼对晶界的强化作用，是由于硼偏集于晶界上，使晶界区域的晶格缺位和空穴减少，晶界自由能降低；硼还减缓了合金元素沿晶界的扩散过程；硼能使沿晶界的析出物降低，改善了晶界状态，加入微量硼、锆或硼+锆能延迟晶界上的裂纹形成过程；此外，它们还有利于碳化物相的稳定。
(6)综合强化。
在实际生产上，强化金属材料大都是同时采用几种强化方法的综合强化，以充分发挥强化能力。
例如：1）固溶强化十形变强化，常用于固溶体系合金的强化。
2）结晶强化+沉淀强化，用于铸件强化。
3）马氏体强化+表面形变强化。
对一些承受疲劳载荷的构件，常在调质处理后再进行喷丸或滚压处理。
4）固溶强化+沉淀强化。
对于高温承压元件常采用这种方法，以提高材料的高温性能。
有时还采用硼的强化晶界作用，进一步提高材料的高温强度。
2.合金元素的存在形式根据合金元素与碳的作用不同，可将合金元素分为两大类：碳化物形成元素，它们比Fe具有更强的亲碳能力，在钢中将优先形成碳化物，依其强弱顺序为Zr、Ti、Nb、V、W、Mo、Cr、Mn、Fe等，它们大多是过渡族元素，在周期表上均位于Fe的左侧；非碳化物形成元素，主要包括Ni、Si、Co、Al等，他们与碳一般不生成碳化物而固溶于固溶体中，或生成其它化合物如AlN，一般位于周期表的右侧。
第六章 合金钢
三、合金调质钢
1．成分及性能特点 成分特点：
这类钢的含碳量一般为0.25%～0.50%，含碳量过低，硬度不足； 含碳量过高，则韧性不足。合金调质钢中常加入少量铬、锰、硅、 镍、硼等合金元素以提高钢的淬透性，使铁素体强化并提高韧性。 加入少量钼、钒、钨、钛等碳化物形成元素，可阻止奥氏体晶粒长 大和提高钢的回火稳定性，以进一步改善钢的性能。例如40Cr钢的 强度比40钢提高了20%。
（2）热成形弹簧
当弹簧直径或板簧厚度大 于10mm时，采用热成形。热成 形后进行淬火及中温回火（400 ～520℃），可获得很高的 疲劳极限和弹性极限。
3．常用牌号和用途
牌号 55Si2Mn 60Si2Mn 50CrVA 用途 用于制造汽车、拖拉机减震板簧、 螺旋弹簧等 牌号表示法 合金弹簧钢牌 号的表示方法 与合金渗碳钢 相同，如 50CrVA表示 平均含碳量为 0.50%，平均 含铬、钒量都 ＜1.5%的高级 优质合金弹簧 钢。
第六章 合金钢
第一节 合金钢概述
合金钢概念：
所谓合金钢就是在碳素钢的基础上，为了 改善钢的性能，在冶炼时有目的地加入一种或 几种合金元素的钢。
一、合金元素在钢中的主要作用
1．强化铁素体 2．形成合金碳化物 3．细化晶粒 4．提高钢的淬透性 5．提高钢的回火稳定性
二、合金钢的分类
1．按用途分类 合金结构钢：用于制造机械零件和工程 结构的钢。 合金工具钢：用于制造各种工具的钢。 特殊性能钢：具有某种特殊物理、化学 性能的钢，如不锈钢、耐热钢、耐磨钢等。 2．按合金元素总含量分类 低合金钢：合金元素总含量＜5%。 中合金钢：合金元素总含量5%～10%。 高合金钢：合金元素总含量＞10%。
合金元素在钢中的作用
碍晶粒长大 • 非碳化物形成元素：Cu、Si、Ni……阻
止晶粒长大；P、Cu促进晶粒长大。
课题一 概述
♥对过冷奥氏体的转变的影响 实质上是对C曲线的影响
• 除Co以外，大多数合金元素都增加奥氏 体的稳定性，使C曲线右移。且非碳化物 形成元素Al、Ni、Si、Cu等不改变C曲 线的形状，只使其右移，碳化物形成元 素Mn、Cr、Mo、W等除使C曲线右移 外，还改变其形状。
当钢中加入少量合金元素时，有一部分溶于铁 素体内形成合金铁素体.
课题一 概述
♥合金元素在钢中的存在方式
（2）形成碳化物 碳化物形成元素可形成合金渗碳体和特殊碳化物. A 合金渗碳体 合金元素与碳的亲合力较弱，它的大部分是固溶 于铁素体、奥氏体、马氏体中，而少部分固溶于 渗碳体中形成合金渗碳体，如（Fe，Mn）3C。
♥对钢加热时奥氏体形成的影响
钢加热时对奥氏体形成速度的影响 奥氏体化过程包括奥氏体的形成，剩余碳化物 的溶解和奥氏体成分均匀化，均是由合金元素 和碳的扩散所控制。
• 非碳化物形成元素： • Co和Ni提高碳在奥氏体中扩散速度，加速奥
氏体的形成。Si、Al、Mn等元素，对C的扩散 速度影响不大。因而对奥氏体的形成速度影响 不大。
课题二 结构钢
• 典型合金调质钢分类
• ♥低淬透性调质钢 • 钢。含合金元素总量＜3 %， 40Cr、40MnB等 • ♥中淬透性调质钢 • 38 CrSi、35 CrMo 等，常用于制造较小的齿
轮、 • 轴、螺栓等零件。钢含合金元素总量在4 %左
右.
课题二 结构钢
• ♥高淬透性调质钢 • 钢含合金元素总量在4 %～ 10 %; • 38 Cr Mo Al A、40 Cr Mn Mo、25
合金元素对钢的性能影响
合金元素对钢的影响合金元素在钢中的存在形式：❖溶入铁素体、奥氏体和马氏体中，以固溶体的溶质形式存在❖形成强化相，如溶入渗碳体形成合金渗碳体，形成特殊碳化物或者金属间化合物❖形成非金属夹杂，如合金元素与O、N、S形成氧化物、氮化物和硫化物有些元素如Pb、Ag等游离态存在。
一、合金元素与铁的相互作用1 扩大奥氏体区的元素（奥氏体形成元素）使A4点上升，A3点下降，导致奥氏体稳定区域扩大❖无限扩大奥氏体区的元素：Ni, Mn, Co❖有限扩大奥氏体区的元素：C, Cu, N2. 缩小奥氏体区的元素（铁素体形成元素）使A4点下降，A3点上升，导致奥氏体稳定区域缩小❖完全封闭奥氏体区的元素：Cr, Ti, V, W, Mo, Al, Si❖缩小奥氏体区，但不使之封闭的元素：B, Nb, Zr二、合金元素与碳的相互作用1. 非碳化物形成元素主要包括：B, N, Ni, Cu, Co, Al, Si等➢它们不能与碳元素形成化合物，但可以固溶于铁中形成固溶体➢这些元素都位于元素周期表中铁元素的右边2. 碳化物形成元素主要包括Ti, Zr, Nb, V, W, Mo, Cr, Mn, Fe➢这些元素都位于元素周期表中铁元素的左边➢它们都可与碳元素形成化合物，但形成的碳化物的性质差别很大➢Fe-C相图是研究钢中相变和对碳钢进行热处理时选择加热温度的依据，因此有必要先了解合金元素对Fe-C相图的影响。
➢钢中有三个基本的相变过程：加热时奥氏体的形成、冷却时过冷奥氏体的分解以及淬火马氏体回火时的转变。
合金元素对钢加热时奥氏体形成过程的影响合金元素对减小奥氏体晶粒长大倾向的作用也各不相同。
Ti、V、Zr、Nb等强碳化物形成元素强烈阻碍奥氏体晶粒长大，细化晶粒。
W、Mo、Cr阻止奥氏体晶粒长大的作用中等。
非碳化物形成元素Ni、Si、Cu、Co等阻止奥氏体晶粒长大的作用轻微。
Mn、P有助于奥氏体晶粒的长大。
合金元素对过冷奥氏体分解过程的影响几乎所有的合金元素（除Co）外都使C－曲线向右移动，即减慢珠光体类型转变产物的形成速度。
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合金元素在合金钢中的作用一、碳（C）：钢中含碳量增加，屈服点和抗拉强度升高，但塑性和冲击性降低，当碳量%超过时，钢的焊接性能变坏，因此用于焊接的低合金结构钢，含碳量一样不超过%。
碳量高还会降低钢的耐大气侵蚀能力，在露天料场的高碳钢就易锈蚀；另外，碳能增加钢的冷脆性和时效灵敏性。
2、硅（Si）：在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂，所以镇静钢含有－%的硅。
如果钢中含硅量超过硅就算合金元素。
硅能显著提高钢的弹性极限，屈服点和抗拉强度，故广泛用于作弹簧钢。
在调质结构钢中加入－%的硅，强度可提高15－20%。
硅和钼、钨、铬等结合，有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用，可制造耐热钢。
含硅1－4%的低碳钢，具有极高的导磁率，用于电器工业做矽钢片。
硅量增加，会降低钢的焊接性能。
3、锰（Mn）：在炼钢过程中，锰是良好的脱氧剂和脱硫剂，一般钢中含锰－%。
在碳素钢中加入%以上时就算“锰钢”，较一般钢量的钢不但有足够的韧性，且有较高的强度和硬度，提高钢的淬性，改善钢的热加工性能，如16Mn钢比A3屈服点高40%。
含锰11－14%的钢有极高的耐磨性，用于挖土机铲斗，球磨机衬板等。
锰量增高，减弱钢的抗腐蚀能力，降低焊接性能。
4、磷（P）：在一般情况下，磷是钢中有害元素，增加钢的冷脆性，使焊接性能变坏，降低塑性，使冷弯性能变坏。
因此通常要求钢中含磷量小于%，优质钢要求更低些。
5、硫（S）：硫在通常情况下也是有害元素。
使钢产生热脆性，降低钢的延展性和韧性，在锻造和轧制时造成裂纹。
硫对焊接性能也不利，降低耐腐蚀性。
所以通常要求硫含量小于%，优质钢要求小于%。
在钢中加入的硫，可以改善切削加工性，通常称易切削钢。
6、铬（Cr）：在结构钢和工具钢中，铬能显著提高强度、硬度和耐磨性，但同时降低塑性和韧性。
铬又能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性，因而是不锈钢，耐热钢的重要合金元素。
7、镍(Ni)：镍能提高钢的强度，而又保持良好的塑性和韧性。
镍对酸碱有较高的耐腐蚀能力，在高温下有防锈和耐热能力。
但由于镍是较稀缺的资源，故应尽量采用其他合金元素代用镍铬钢。
8、钼(Mo)：钼能使钢的晶粒细化，提高淬透性和热强性能，在高温时保持足够的强度和抗蠕变能力(长期在高温下受到应力，发生变形，称蠕变)。
结构钢中加入钼，能提高机械性能。
还可以抑制合金钢由于火而引起的脆性。
在工具钢中可提高红性。
9、钛(Ti)：钛是钢中强脱氧剂。
它能使钢的内部组织致密，细化晶粒力；降低时效敏感性和冷脆性。
改善焊接性能。
在铬18镍9奥氏体不锈钢中加入适当的钛，可避免晶间腐蚀。
10、钒(V)：钒是钢的优良脱氧剂。
钢中加%的钒可细化组织晶粒，提高强度和韧性。
钒与碳形成的碳化物，在高温高压下可提高抗氢侵蚀能力。
11、钨(W)：钨熔点高，比重大，是贵生的合金元素。
钨与碳形成碳化钨有很高的硬度和耐磨性。
在工具钢加钨，可显著提高红硬性和热强性，作切削工具及锻模具用。
12、铌(Nb)：铌能细化晶粒和降低钢的过热敏感性及回火脆性，提高强度，但塑性和韧性有所下降。
在普通低合金钢中加铌，可提高抗大气腐蚀及高温下抗氢、氮、氨腐蚀能力。
铌可改善焊接性能。
在奥氏体不锈钢中加铌，可防止晶间腐蚀现象。
13、钴(Co)：钴是稀有的贵重金属，多用于特殊钢和合金中，如热强钢和磁性材料。
14、铜(Cu)：武钢用大冶矿石所炼的钢，往往含有铜。
铜能提高强度和韧性，特别是大气腐蚀性能。
缺点是在热加工时容易产生热脆，铜含量超过%塑性显著降低。
当铜含量小于%对焊接性无影响。
15、铝(Al)：铝是钢中常用的脱氧剂。
钢中加入少量的铝，可细化晶粒，提高冲击韧性，如作深冲薄板的08Al钢。
铝还具有抗氧化性和抗腐蚀性能，铝与铬、硅合用，可显著提高钢的高温不起皮性能和耐高温腐蚀的能力。
铝的缺点是影响钢的热加工性能、焊接性能和切削加工性能。
16、硼(B)：钢中加入微量的硼就可改善钢的致密性和热轧性能，提高强度。
17、氮(N):氮能提高钢的强度，低温韧性和焊接性，增加时效敏感性。
18、稀土(Xt)：稀土元素是指元素周期表中原子序数为57-71的15个镧系元素。
这些元素都是金属，但他们的氧化物很象“土”，所以习惯上称稀土。
钢中加入稀土，可以改变钢中夹杂物的组成、形态、分布和性质，从而改善了钢的各种性能，如韧性、焊接性，冷加工性能。
在犁铧钢中加入稀土，可提高耐磨性。
钢铁材料中要紧元素及其对组织和性能的阻碍元素符号对组织的影响对性能的影响Al 缩小γ相区，形成γ相圈；在α铁及γ铁中的最大溶解度分别为36%及%，不形成碳化物，但与氮及氧亲和力极强主要用来脱氧和细化晶粒。
在渗碳钢中促使形成坚硬耐蚀的渗碳层。
含量高时，赋予钢高温抗氧化及耐氧化性介质、H2S气体的腐蚀作用。
固溶强化作用大。
在耐热合金中，与镍形成γ′相（Ni3Al），从而提高其热强性。
有促使石墨化倾向，对淬透性影响不显著As 缩小γ相区，形成γ相圈，作用与磷相似，在钢中偏析严重含量不超过%时，对钢的一般力学性能影响不大，但增加回火脆性敏感性B 缩小γ相区，但因形成Fe2B，不形成γ相圈。
在α铁及γ铁中的最大溶解度分别为%及% 微量硼在晶界上阻抑铁素体晶核的形成，从而延长奥氏体的孕育期，提高钢的淬透性。
但随钢中碳含量的增加，此种作用逐渐减弱以至完全消失C 扩大γ相区，但因渗碳体的形成，不能无限固溶。
在α铁及γ铁中的最大溶解度分别为%及% 随含量的增加，提高钢的硬度和强度，但降低其塑性和韧性Co 无限固溶于γ铁，在α铁中的溶解度为76%。
非碳化物形成元素有固溶强化作用，赋予钢红硬性，改善钢的高温性能和抗氧化及耐蚀的能力，为超硬高速钢及高温合金的重要合金化元素。
提高钢的MS点，降低钢的淬透性Cr 缩小γ相区，形成γ相圈，在α铁中无限固溶，在γ铁中的最大溶解度为%，中等碳化物形成元素，随铬含量的增加，可形成（Fe，Cr）3C，（Cr ，Fe）7C3，（Cr ，Fe）23C6等碳化物增加钢的淬透性并有二次硬化作用，提高高碳钢的耐磨性。
含量超过12%时，使钢有良好的高温抗氧化性和耐氧化性介质腐蚀的作用，并增加钢的热强性。
为不锈耐酸钢及耐热钢的主要合金化元素。
含量高时，易发生σ和475℃脆性Cu 扩大γ相区，但不无限固溶；在α铁及γ铁中的最大溶解度分别约2%或%。
在724℃及700℃时，在α铁中的溶解度剧降至%及% 当含量超过%时，经固溶处置和时效后可产生时效强化作用。
含量低时，其作用与镍相似，但较弱。
含量较高时，对热变形加工不利，如超过%，在氧化气氛中加热，由于选择性氧化作用，在表面将形成一富铜层，在高温熔化并侵蚀钢表面层的晶粒边界，在热变形加工时致使高温铜脆现象。
如钢中同时含有超过铜含量1/3的镍，则可幸免此种铜脆的发生，如用于铸钢件则无上述弊病。
在低碳低合金钢中，专门与磷同时存在时，可提高钢的抗大气侵蚀性能。
Cu2%～3%在奥氏体不锈钢中可提高其对硫酸、磷酸及盐酸等的抗侵蚀性及对应力侵蚀的稳固性H 扩大γ相区，在奥氏体中的溶解度远大于在铁素体中的溶解度；而在铁素体中的溶解度也随温度的下降而剧减氢易使钢产生白点等不允许有的缺陷，也是导致焊缝热影响区中发生冷裂的重要因素。
因此，应采取一切可能的措施降低钢中的氢含量Mn 扩大γ相区，形成无限固溶体。
对铁素体及奥氏体均有较强的固溶强化作用。
为弱碳化物形成元素，进入渗碳体替代部分铁原子，形成合金渗碳体与硫形成熔点较高的MnS，可防止因FeS而导致的热脆现象。
降低钢的下临界点，增加奥氏体冷却时的过冷度，细化珠光体组织以改善其机械性能，为低合金钢的重要合金化元素之一，并为无镍及少镍奥氏体钢的主要奥氏体化元素。
提高钢的淬透性的作用强，但有增加晶粒粗化和回火脆性的不利倾向Mo 缩小γ相区，形成γ相圈，在α铁及γ铁中的最大溶解度分别约4%及%。
强碳化物形成元素阻抑奥氏体到珠光体转变的能力最强，从而提高钢的淬透性，并为贝氏体高强度钢的重要合金化元素之一。
含量约%时，能降低或抑止其他合金元素导致的回火脆性。
在较高回火温度下，形成弥漫分布的特殊碳化物，有二次硬化作用。
提高钢的热强性和蠕变强度，含Mo2%～3%能增加耐蚀钢抗有机酸及还原性介质腐蚀的能力N 扩大γ相区，但由于形成氮化铁而不能无限固溶；在α铁及γ铁中的最大溶解度分别约%及%。
不形成碳化物，氮与钢中其他合金元素形成氮化物，如TiN，VN，AlN等有固溶强化和提高淬透性的作用，但均不太显著。
由于氮化物在晶界上析出，提高晶界高温强度，从而增加钢的蠕变强度。
在奥氏体钢中，可以取代一部分镍。
与钢中其他元素化合，有沉淀硬化作用；对钢抗腐蚀性能的影响不显著，但钢表面渗氮后，不仅增加其硬度和耐磨性能，也显著改善其抗蚀性。
在低碳钢中，残余氮会导致时效脆性Nb 缩小γ相区，但由于拉氏相NbFe2的形成而不形成γ相圈；在α铁及γ铁中的最大溶解度分别约为%及%。
强碳化物及氮化物形成元素部分元素进入固溶体，固溶强化作用很强。
固溶于奥氏体时，显著提高钢的淬透性；但以碳化物及氧化物微细颗粒形态存在时，却细化晶粒并降低钢的淬透性。
增加钢的回火稳定性，有二次硬化作用。
微量铌可以在不影响钢的塑性或韧性的情况下，提高钢的强度。
由于细化晶粒的作用，提高钢的冲击韧性并降低其脆性转折温度。
当含量大于碳含量的8倍时，几乎可以固定钢中所有的碳，使钢具有很好的抗氢性能；在奥氏体钢中，可以防止氧化介质对钢的晶间腐蚀。
由于固定钢中的碳和沉淀硬化作用，可以提高热强钢的高温性能，如蠕变强度等Ni 扩大γ相区，形成无限固溶体，在α铁中的最大溶解度约10%。
不形成碳化物固溶强化及提高淬透性的作用中等。
细化铁素体晶粒，在强度相同的条件下，提高钢的塑性和韧性，特别是低温韧性。
为主要奥氏体形成元素并改善钢的耐蚀性能。
与铬、钼等联合使用，提高钢的热强性和耐蚀性，为热强钢及奥氏体不锈耐酸钢的主要合金元素之一O 缩小γ相区，但由于氧化铁的形成，不形成γ相圈；在α铁及γ铁中的最大溶解度分别约为%及% 固溶于钢中的数量极少，所以对钢性能的影响并不显著。
超过溶解度部分的氧以各种夹杂的形式存在，对钢塑性及韧性不利P 缩小γ相区，形成γ相圈；在α铁及γ铁中的最大溶解度分别为%及%。
不形成碳化物，但含量高时易形成Fe3P 固溶强化及冷作硬化作用极强；与铜联合使用，提高低合金高强度钢的耐大气腐蚀性能，但降低其冷冲压性能。
与硫锰联合使用，增加钢的被切削性。
在钢中偏析严重。
增加钢的回火脆性及冷脆敏感性Pb 基本上不溶于钢中含量在%左右并以极微小的颗粒存在时，能在不显著影响其他性能的前提下，改善钢的被切削性RE 包括元素周期表ⅢB族中镧系元素及钇和钪，共17个元素。
它们都缩小γ相区，除镧外，都由于中间化合物的形成而不形成γ相圈；它们在铁中的溶解度都很低，如铈和钕的溶解度都不超过%。