钛合金热处理操作注意事项
tc4钛合金热处理工艺
tc4钛合金热处理工艺
tc4钛合金热处理工艺
一、tc4钛合金的特点
1. 合金成分：碳含量低，钛素低，有极好的耐腐蚀性；
2. 耐热性强：有效的抗拉断力，抗热变形和热疲劳性能；
3. 力学性能好：可靠性强，塑性差，对电弧焊及半导体封装等有较好的适应性。
二、tc4钛合金热处理工艺
1. 时效处理：适用于钛合金件起软化促进塑性及进一步力学性能改善的功能。
钛合金件时效处理时间为900~980度，一般以15~30min/cm 件厚为准；
2. 渗碳处理：渗碳处理是利用碳在数量级上对金属合金的组织及性能产生较大影响的特性，使金属合金的力学性能更佳；
3. 热处理：主要用于钛合金表面有脆性区时，通过热处理可使表面局部组织完善，改善表面的机械性能及抗热腐蚀性能；
4. 特殊处理：钛合金的磨粒处理及喷涂等特殊处理，可以提高其表面耐磨损性，从而提升其机械性能。
三、tc4钛合金热处理注意事项
1. 正确选择处理工艺：要根据tc4钛合金件的性能要求正确选择处理工艺，在热处理中可以根据材料的淬透性来决定加热速率；
2. 严格控制处理温度：tc4钛合金的处理工艺中，应该对处理温度进行精确的控制，以免造成材料的性能降低；
3. 良好的处理环境：为了防止钛合金的氧化，在热处理过程中应当调整好环境，保证温度、湿度、过氧化物等能够达到要求；
4. 常规维护：热处理完成后，要针对tc4钛合金件进行常规维护，确保其性能能够达到设计要求。
钛合金过热过烧的标准
钛合金过热过烧的标准一、钛合金过热过烧标准钛合金的过热过烧是指在高温下，合金元素在钛基体中的溶解度超过了其在固态下的溶解度，从而在冷却过程中析出形成粗大的金属间化合物，导致合金性能显著降低的现象。
过热过烧会导致钛合金的力学性能、疲劳性能、抗腐蚀性能等显著下降，因此需要严格控制钛合金的加热温度和加热时间，避免出现过热过烧。
根据相关标准，钛合金的过热过烧可以通过检查合金元素的偏析程度来判定。
具体标准如下：1.钛合金中β相稳定元素（如Mo、Nb等）的含量应不超过其在钛基体中的溶解度，以避免在高温下形成粗大的金属间化合物。
2.钛合金中α相稳定元素（如Al、Ti等）的含量应适当控制，以保证钛合金具有一定的强度和韧性。
3.在热处理过程中，钛合金的加热温度和加热时间应严格按照标准进行控制，避免出现过热过烧。
二、钛合金过热过烧的检测方法1.显微组织观察：通过金相显微镜或扫描电子显微镜观察钛合金的显微组织，检查是否存在粗大的金属间化合物或元素偏析现象。
2.化学成分分析：采用光谱分析、质谱分析或能谱分析等方法，测定钛合金中各元素的含量，以评估是否存在元素偏析。
3.力学性能测试：对钛合金进行拉伸、压缩、弯曲等力学性能测试，以评估其力学性能是否符合标准要求。
4.硬度测试：采用硬度计对钛合金进行硬度测试，以评估其硬度和韧性是否符合标准要求。
三、钛合金过热过烧的预防措施1.控制加热温度和加热时间：严格按照标准控制钛合金的加热温度和加热时间，避免出现过热过烧。
2.合理选择热处理工艺：根据钛合金的种类和性能要求，选择合适的热处理工艺，以获得最佳的性能。
3.加强工艺控制：加强生产过程中的工艺控制，确保每道工序都符合标准要求，避免出现批量性的过热过烧问题。
4.优化合金成分：通过优化钛合金的成分，可以降低过热过烧的风险。
例如，适当增加β相稳定元素、减少α相稳定元素等。
5.加强质量检验：对钛合金产品进行严格的质量检验，包括显微组织观察、化学成分分析、力学性能测试等，以确保产品质量符合标准要求。
钛合金热处理
钛合金热处理概述钛合金是一种具有轻质、高强度、耐腐蚀性好等优点的重要结构材料。
然而，钛合金的性能还受到热处理工艺的影响。
本文将介绍钛合金热处理的基本概念、常见工艺以及热处理后钛合金的性能变化。
热处理工艺钛合金的热处理工艺主要包括退火、时效处理和固溶处理等。
下面将详细介绍每种热处理工艺的原理和步骤。
退火退火是钛合金常用的热处理工艺之一，通过加热和持温使材料晶粒长大，消除应力和改善材料的机械性能。
退火的具体步骤如下：1.加热：将钛合金材料放入炉中，以逐渐升高温度的方式进行加热。
2.保温：在达到合适的退火温度后，保持材料在该温度下一定的时间。
3.冷却：将材料从炉中取出，在大气中自然冷却至室温。
时效处理时效处理是通过合理的时间和温度控制，使合金中的相发生相互转变，提高材料的硬度、强度和耐蚀性。
时效处理的步骤如下：1.固溶处理：将预处理好的钛合金材料加热至固溶温度，保持一定时间，使溶解相均匀分布。
2.快速冷却：迅速将材料从固溶温度快速冷却至较低温度，比如水淬或油淬。
3.时效处理：将快速冷却后的材料再次加热至时效温度，保持一定时间，使相转变发生。
固溶处理固溶处理是将固溶体加热至一定温度，使其中的溶质完全溶解，然后通过快速冷却将其固定。
固溶处理的步骤如下：1.加热：将钛合金材料放入炉中，以逐渐升高温度的方式进行加热至固溶温度。
2.保温：在固溶温度下保持一定的时间，使溶质彻底溶解。
3.快速冷却：迅速将材料从固溶温度快速冷却至较低温度，比如水淬或油淬。
热处理后钛合金的性能变化钛合金经过热处理后，其性能会发生一系列变化，主要包括硬度、强度和耐蚀性等。
以下是热处理对这些性能的影响：硬度通过固溶处理和时效处理，钛合金的硬度可以显著提高。
固溶处理可以使固溶体中的溶质溶解，消除溶质对晶格的影响，提高硬度。
时效处理则可以通过相转变的方式使钛合金的硬度进一步增加。
强度热处理对钛合金的强度也有显著的影响。
退火处理可以消除材料中的内应力，提高韧性和韧性与强度的平衡。
钛合金的热处理
组员：张唯炎、王家凯、许文婷、王易秋
钛及钛合金
钛及钛合金的优点： 密度小、比强度高、耐热性较铝高、良好的耐蚀性
钛及钛合金的缺点：
导热性差、耐磨性差、弹性模量低、化学活性高
钛资源在地壳中的含量
（1）Al 7.45% （2） Fe 4.20% （3）Mg 2.35% （4）Ti 0.61%
钛合金热处理的主要类型
强化热处理 处理。强化热处理是提高钛合金强度指标的重要途径。
淬火时效是钛合金热处理强化的主要方式，故称为强化热 钛合金强化热处理不钢、铝的异同：
（1）钢和钛淬火都可以得到马氏体，但钢的马氏体强度高，
强化效果强，回火使钢软化；而钛马氏体硬度丌高，强化 效果丌大，回火使合金弥散强化； （2）钢只有一种马氏体强化机理，而同一成分的（α＋β） 钛合金有两种强化机理，即高温淬火β相中所含β稳定元素
钛合金热处理的主要类型
（3）等温退火和双重退火
等温退火：将工件加热到足以发生再结晶的较高温度，然 后冷却到β相具有高稳定性的温度（此温度一般低亍再结 晶温度），在此温度下保温，随后在空气中冷却。 双重退火不等温退火的区别在亍，双重退火后的第一阶段， 合金在空气中冷却到室温，之后将合金再重新加热到第二 阶段的温度（此温度低亍第一阶段的温度）。 （4）再结晶退火
将工件加热到再结晶温度以上进行的退火工艺。在这一退 火中主要发生再结晶，使加工硬化消除，组织稳定，塑性 提高。退火温度介亍再结晶温度和相变温度之间。
（5）真空退火 目的：使钛合金表面层的含氢量降低到安全浓度，消除产生 氢脆的可能性。此外，降低残余应力和保证合金的力学性能 及使用性能等。 注意事项： 把钛合金表面层的氢浓度降低到在以后的使用过程中丌会产 生氢脆（慢性断裂）的水平； 将残余应力（特别是焊接应力）降低到丌能对钛合金构件的 使用特性产生负面影响的水平； 丌许保证钛合金构件应有的力学性能和使用性能，必须把合 金元素从表面层的蒸发等丌利因素降低到最低水平； 使退火构件保持原有的尺寸； 在真空退火件表面上形成氧化膜，防止金属不水汽和其它含 氢气体相互作用。 影响因素：退火温度和保温时间
钛合金tc4的热处理
钛合金tc4的热处理：退火、淬火时效、化学热处理退火用于各种钛合金，是纯钛和α型钛合金的唯一热处理方式淬火时效：用于α+β、α+化合物和亚稳定β型钛合金。
退火退火：消除应力，提高塑性及稳定组织。
工艺：去应力退火、再结晶退火、双重退火、等温退火和真空去氢退火等。
去应力退火：消除冷变形、铸造及焊接等工艺过程中产生的内应力，退火过程主要发生回复。
退火温度一般为450～650℃。
消除应力退火所需时间取决于工件厚度和残余应力大小。
完全退火：消除加工硬化、稳定组织和提高塑性。
这一过程主要发生再结晶，也称再结晶退火；同时也有α相、βm相在组成、形态和数量上的变化，大部分α和α+β钛合金都是在完全退火状态下使用。
退火温度介于再结晶温度和相变温度之间，如果超过Ts点，因形成粗大魏氏组织而使合金性能恶化。
α型和低浓度α+β型合金：退火温度为650～800℃，冷却方式采用空冷。
高浓度α+β型合金：要控制退火后的冷却速度，因冷却速度不同，会影响β相的转变方式，空冷后强度明显高于炉冷。
亚稳定β型合金：退火温度应在Tβ以上80～100℃，冷却采用快冷，慢冷使α相析出，降低塑性。
耐热钛合金：保证在高温及长期应力作用下组织及性能稳定，常用双重退火；第一次高温退火是使再结晶充分进行，并控制初生α相数量；第二次低温退火是使组织更接近于平衡状态。
β稳定元素含量较高的α+β型合金：用等温退火，这是因β相稳定性高，空冷不能使β相充分分解，而采用等温冷却，使β相完全转变。
真空退火：是消除氢脆的主要措施之一，氢在钛中的溶解析出过程是可逆的。
故可采用真空退火方法降低钛中的氢浓度。
退火温度为650～680℃，保温1～6 h，真空度应不低于1.33×10-1Pa。
β退火工艺：空冷后在粗大β晶粒上析出针状α，这种组织对应着较高断裂韧性和蠕变抗力，但使室温塑性降低。
淬火时效（强化热处理）⑴钛合金与钢铁强化机制的区别主要为：①钢淬火所得马氏体硬度高，强化效果大，回火使钢软化。
钛合金真空热处理发黄
钛合金真空热处理发黄
钛合金真空热处理发黄是一种表面处理方法，旨在改善钛合金的外观和耐腐蚀性能。
该处理方法通常在真空炉中进行，使用特定的热处理工艺和工艺参数。
在钛合金真空热处理过程中，首先需要将待处理的钛合金件放入真空炉中，并将真空度降至所需的值。
接下来，通过控制加热温度和保持时间，将钛合金件加热到指定的温度范围。
在加热过程中，气氛中的氧气会与钛合金表面发生反应，从而使其表面发黄。
发黄效果的形成主要是钛合金表面发生的氧化反应，生成了一层氧化膜。
这层氧化膜的颜色取决于反应的时间和温度，以及钛合金的化学成分。
通常，较长时间和较高温度的处理会导致较深的发黄效果。
钛合金真空热处理发黄可使钛合金件具有更加美观的外观，并提升其抗腐蚀性能。
这是因为氧化膜的形成可以增加钛合金表面的硬度和耐磨性，并形成一层保护性的氧化层。
需要注意的是，在进行钛合金真空热处理发黄之前，必须进行充分的准备工作。
这包括确保待处理的钛合金件表面无油污和杂质，并选择适当的热处理工艺参数。
处理后的钛合金件需要经过清洗和除油等工艺步骤，以去除表面的氧化层和其他污染物。
钛的热处理方法
钛的热处理方法一.钛的基本热处理:工业纯钛是单相α型组织，虽然在890℃以上有α-β的多型体转变，但由于相变特点决定了它的强化效应比较弱，所以不能用调质等热处理提高工业纯钛的机械强度。
工业纯钛唯一的热处理就是退火。
它的主要退火方法有三种：1 再结晶退火2 消应力退火 3 真空退火。
前两种的目的都是消除应力和加工硬化效应，以恢复塑性和成型能力。
工业纯钛在材料生产过程中加工硬度效应很大。
图2-26 所示为经不同冷加工后，TA2 屈服强度的升高，因此在钛材生产过程中，经冷、热加工后，为了恢复塑性，得到稳定的细晶粒组织和均匀的机械性能，应进行再结晶退火。
工业纯钛的再结晶温度为550-650℃，因此再结晶退火温度应高于再结晶温度，但低于α-β相的转变温度。
在650-700℃退火可获得最高的综合机械性能（因高于700℃的退火将引起晶粒粗大，导致机械性能下降）。
退火材料的冷加工硬化一般经10-20 分钟退火就能消除。
这种热处理一般在钛材生产单位进行。
为了减少高温热处理的气体污染并进一步脱除钛材在热加工过程中所吸收的氢气，目前一般钛材生产厂家都要求真空气氛下的退火处理。
为了消除钛材在加工过程（如焊接、爆炸复合、制造过程中的轻度冷变形）中的残余应力，应进行消应力热处理。
消应力退火一般不需要在真空或氩气气氛中进行，只要保持炉内气氛为微氧化性即可。
二.钛及钛合金的热处理:为了便于进行机械工业加并得到具有一定性能的钛和钛合金，以满足各种产品对材料性能的要求，需要对钛及钛合金进行热处理。
1．工业纯钛（TA1、TA2、TA3）的热处理α-钛合金从高温冷却到室温时，金相组织几乎全是α相，不能起强化作用，因此，目前对α-钛只需要进行消应力退火、再结晶退火和真空退火处理。
前两种是在微氧化炉中进行，而后者则应在真空炉中进行。
（一）消应力退火为了消除钛和钛合金在熔铸、冷加工、机械加工及焊接等工艺过程中所产生的内应力，以便于以后加工，并避免在使用过程中由于内应力存在而引起开裂破坏，对α-钛应进行消除应力退火处理。
钛合金固溶处理工艺
钛合金固溶处理工艺
钛合金固溶处理是一种常见的热处理工艺，用于提高钛合金的强度和硬度。
以下是钛合金固溶处理的一般工艺流程：
1.材料准备：选择适当的钛合金材料，并将其切割成所需的
形状和尺寸。
确保材料表面干净，并去除表面的氧化层。
2.预热：将材料进行预热，以消除内部应力，提高材料的热
处理效果。
预热温度一般是550°C至650°C，保持一定时
间（通常30分钟至1小时）。
3.固溶处理：将预热后的材料放入固溶炉中，并加热至固溶
温度。
固溶温度取决于具体的钛合金成分和要求，一般在
900°C至1000°C范围内，保持一段时间（通常1小时至2
小时）。
4.冷却：在固溶温度保持时间结束后，将材料迅速取出并进
行快速冷却。
冷却方法可以是水淬、空气冷却或钛合金的
特定冷却方法。
5.清洗和处理：将冷却后的材料进行清洗，将表面的污垢和
残留物去除。
处理包括除去可能产生的氧化层等。
6.检验和测试：对固溶处理后的材料进行必要的检验和测试，
以确保达到要求的性能和质量标准。
固溶处理可以提高钛合金的强度和硬度，同时还可以改善材料的可加工性和耐蚀性。
具体的固溶处理工艺参数和流程会根据不同的钛合金材料和要求而有所不同，需要根据实际情况进行
调整和优化。
常识：真空热处理的注意事项
常识：真空热处理的注意事项
常识：真空热处理的注意事项
1.真空炉处理钛合金时，不宜用氮气作为冷却气体，因为钛和氮在高温下反应，形成金黄色的氮化钛。
2.真空炉活动连接部分全部采用O型橡胶圈密封连接，此部分均通水冷却。
3.工件在真空状态下淬火，应使用真空淬火油，此油具有较低的饱和蒸气压。
4.真空炉的保养应在真空或充纯氮状态下，避免平时不用时吸气，吸潮。
5.国内真空炉的压升率应不大于1.33Pa/h，国外某些企业的标准为0.67Pa/h
6.真空加热以辐射为主，工件在炉内应该保持间距。
7.升温过程中，工件及炉内材料会放气，使真空度下降。
8.真空回火、真空退火、真空固溶处理及真空时效的加热温度一般与常规处理时加热温度相同。
9.真空回火炉应该具有快冷装置。
冷却水的压力应该大于0.2Mpa，流量应可调。
10.冷却气体：钢一般采用百分之99.995纯度的氮气，高温合金采用百分之99.999的氮气或氩气，钛合金采用百分之99.995的氩气。
11.升温：放入工件后，一般先预抽至6.67Pa时方可升温加热。
亚稳β钛合金时效热处理 随炉冷却
亚稳β钛合金时效热处理是指在高温固溶处理后，在适当温度下进行时效处理，通过控制时效温度和时效时间来调节合金组织和性能。
而随炉冷却是指在时效处理结束后，将合金坯料随炉冷却到室温。
这种热处理方式能够有效地提高β钛合金的性能和抗拉强度，并且能够改善合金的热变形性能和耐腐蚀性能。
1. 亚稳β钛合金时效热处理的原理亚稳β钛合金在高温固溶处理后，需要进行再结晶退火或者时效处理来调节组织和性能。
时效处理是将合金在不同温度下进行保温一段时间，通过析出相形成弥散的强化相，从而提高合金的强度和硬度。
时效处理的原理是在固溶度范围内，固溶体含有过饱和的溶质，随着温度的降低，溶质逐渐析出形成细小的弥散相，从而提高合金的强度和耐热性能。
2. 亚稳β钛合金时效热处理的工艺流程亚稳β钛合金的时效处理工艺流程主要包括固溶处理、冷却、时效处理和随炉冷却。
首先是固溶处理，将合金加热至固溶温度，保温一定时间，使合金中的溶质均匀溶解在固溶体中。
然后进行冷却，将合金坯料进行快速冷却，使其达到时效处理的温度区间。
接下来是时效处理，将合金在时效温度下保温一定时间，使弥散相充分析出形成细小的强化相。
最后是随炉冷却，将合金坯料随着炉温自然冷却至室温，完成整个时效处理过程。
3. 亚稳β钛合金时效热处理的性能影响亚稳β钛合金时效热处理能够显著提高合金的抗拉强度、硬度和弹性模量，改善其热变形性能和耐蠕变性能。
时效处理后的合金组织中含有大量的细小弥散相，这些弥散相能够有效地阻碍位错运动和晶界滑移，从而提高合金的强度和硬度。
时效处理能够显著提高合金的耐热性能和抗氧化性能，使其在高温环境下具有良好的稳定性和耐久性。
4. 亚稳β钛合金时效热处理的应用领域亚稳β钛合金时效热处理广泛应用于航空航天、航空发动机、汽车制造、医疗器械、化工装备等领域。
这些领域对材料的强度、硬度、耐热性和耐腐蚀性能要求非常高，而亚稳β钛合金经过时效热处理后，能够满足这些领域的要求，提高产品的使用寿命和安全性。
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钛合金热处理操作注意事项淬火：1．淬火操作时，从出炉到进入淬火介质之间的转移时间越短越好，以防β相分解，转移时间最长不超过10s2．淬火加热保温时间的计算公式：t=(5~8)Aδ(min)A—保温时间系数3min/mmδ—零件有效厚度（mm）淬火介质：高闪点的油，或不含氯化物的盐浴如亚硝酸盐和硝酸盐浴防氧化和腐蚀：1．在氯盐浴中加热时，发生热盐腐蚀的临界温度是288ºC，主要是热处理前零件清洗不正确，要求正确清洗。
搬运时，不要在零件上按指纹，对于工件上的油和润滑脂应清洗干净2．钛合金在真空中加热时，真空压力为0.1~1kPa3．为防止氧化，可用高纯度氩、氖等惰性气体保护，也可用塑料进行保护，或加热前把零件在熔融的玻璃中浸蘸一下变形：为防止热处理翘曲，零件应固定于铁基或镍基合金制造的夹具中为防止夹具带来的油污，在夹具里垫薄钛板或喷Al2O3，将钛零件同夹具隔开，夹具在使用前应进行烧焦处理有害气体影响：氢气：含氢量超过0.02%会产生氢脆，所以钛合金最好在真空中加热，用火焰加热时，火焰不能直接喷在工件上，火焰调成中性或略带氧化性氧气：氧易和钛生成TiO2薄膜，使用过程中易产生剥落氮气：零件吸入氮气变脆，塑性下降钢材断裂的基本分析如今，用于各行业的钢材品种达数千种之多。
每种钢材都因不同的性能、化学成分或合金种类和含量而具有不同的商品名称。
虽然断裂韧性值大大方便了每种钢的选择，然而这些参数很难适用于所有钢材。
主要原因有：第一，因为在钢的冶炼时需加入一定数量的某种或多种合金元素，成材后再经简单热处理便可获得不同的显微组织，从而改变了钢的原有性能；第二，因为炼钢和浇注过程中产生的缺陷，特别是集中缺陷（如气孔、夹杂等）在轧制时极其敏感，并且在同一化学成分钢的不同炉次之间，甚至在同一钢坯的不同部位发生不同的改变，从而影响钢材的质量。
由于钢材韧性主要取决于显微结构和缺陷的分散（严防集中缺陷）度，而不是化学成分。
所以，经热处理后韧性会发生很大变化。
要深入探究钢材性能及其断裂原因，还需掌握物理冶金学和显微组织与钢材韧性的关系。
1. 铁素体-珠光体钢断裂铁素体-珠光体钢占钢总产量的绝大多数。
它们通常是含碳量在0.05%～0.20%之间的铁-碳和为提高屈服强度及韧性而加入的其它少量合金元素的合金。
铁素体-珠光体的显微组织由BBC铁（铁素体）、0.01%C、可溶合金和Fe3C组成。
在碳含量很低的碳钢中，渗碳体颗粒（碳化物）停留在铁素体晶粒边界和晶粒之中。
但当碳含量高于0.02%时，绝大多数的Fe3C形成具有某些铁素体的片状结构，而称为珠光体，同时趋向于作为“晶粒”和球结（晶界析出物）分散在铁素体基体中。
含碳量在0.10%～0.20%的低碳钢显微组织中，珠光体含量占10%～25%。
尽管珠光体颗粒很坚硬，但却能非常广泛地分散在铁素体基体上，并且围绕铁素体轻松地变形。
通常，铁素体的晶粒尺寸会随着珠光体含量的增加而减小。
因为珠光体球结的形成和转化会妨碍铁素体晶粒长大。
因此，珠光体会通过升高d-1/2（d为晶粒平均直径）而间接升高拉伸屈服应力δy。
从断裂分析的观点看，在低碳钢中有两种含碳量范围的钢，其性能令人关注。
一是，含碳量在0.03%以下，碳以珠光体球结的形式存在，对钢的韧性影响较小；二是，含碳量较高时，以球光体形式直接影响韧性和夏比曲线。
2. 处理工艺的影响实践得知，水淬火钢的冲击性能优于退火或正火钢的冲击性能，原因在于快冷阻止了渗碳体在晶界形成，并促使铁素体晶粒变细。
许多钢材是在热轧状态下销售，轧制条件对冲击性能有很大影响。
较低的终轧温度会降低冲击转变温度，增大冷却速度和促使铁素体晶粒变细，从而提高钢材韧性。
厚板因冷却速度比薄板慢，铁素体晶粒比薄板粗大。
所以，在同样的热处理条件下厚板比薄板更脆性。
因此，热轧后常用正火处理以改善钢板性能。
热轧也可生产各向异性钢和各种混合组织、珠光体带、夹杂晶界与轧制方向一致的定向韧性钢。
珠光体带和拉长后的夹杂粗大分散成鳞片状，对夏比转变温度范围低温处的缺口韧性有很大影响。
3. 铁素体-可溶合金元素的影响绝大多数合金元素加入低碳钢，是为了生产在某些环境温度下的固溶体硬化钢，提高晶格摩擦应力δi。
但目前还不能仅用公式预测较低屈服应力，除非已知晶粒尺寸。
虽然屈服应力的决定因素是正火温度和冷却速度，然而这种研究方法仍很重要，因为可以通过提高δi 预测单个合金元素可降低韧性的范围。
铁素体钢的无塑性转变（NDT）温度和夏比转变温度的回归分析至今尚无报导，然而这些也仅限于加入单个合金元素对韧性影响的定性讨论。
以下就几种合金元素对钢性能的影响作简要介绍。
1）锰。
绝大多数的锰含量约为0.5%。
作为脱氧剂或固硫剂加入可防止钢的热裂。
在低碳钢中还有以下作用。
◆含碳量0.05%钢，空冷或炉冷后有降低晶粒边界渗碳体薄膜形成的趋势。
◆可稍减小铁素体晶粒尺寸。
◆可产生大量而细小的珠光体颗粒。
前两种作用说明NDT温度随着锰量的增加而降低，后两种作用会引起夏比曲线峰值更尖。
钢含碳量较高时，锰能显著降低约50%转变温度。
其原因可能是因珠光体量多，而不是渗碳体在边界的分布。
必须注意的是，如果钢的含碳量高于0.15%，高锰含量对正火钢的冲击性能影响起到了决定性作用。
因为钢的高淬透性引起奥氏体转变成脆性的上贝氏体，而不是铁素体或珠光体。
2）镍。
加入钢中的作用似锰，可改善铁-碳合金韧性。
其作用大小取决于含碳量和热处理。
在含碳量（约0.02%）很低的钢中，加入量达到2%就能防止热轧态和正火钢晶界渗碳体的形成，同时实质降低开始转变温度TS，升高夏比冲击曲线峰值。
进一步增加镍含量，改善冲击韧性效果则降低。
如果这时含碳量低至正火后无碳化物出现时，镍对转变温度的影响将变得很有限。
在含碳约0.10%的正火钢中加入镍，最大的好处是细化晶粒和降低游离氮含量，但其机理目前尚不清楚。
可能是由于镍作为奥氏体的稳定剂从而降低了奥氏体分解的温度。
3）磷。
在纯净的铁-磷合金中，由于铁素体晶界会发生磷偏析降低了抗拉强度Rm而使晶粒之间脆化。
此外，由于磷还是铁素体的稳定剂。
所以，加入钢中将大大增加δi值和铁素体晶粒尺寸。
这些作用的综合将使磷成为极其有害的脆化剂，发生穿晶断裂。
4）硅。
钢中加硅是为了脱氧，同时有益于提高冲击性能。
如果钢中同时存在锰和铝，大部分硅在铁素体中溶解，同时通过固溶化硬化作用提高δi。
这种作用与加入硅提高冲击性能综合的结果是，在稳定晶粒尺寸的铁-碳合金中按重量百分比加入硅，使50%转变温度升高约44℃。
此外，硅与磷相似，是铁素铁的稳定剂，能促进铁素体晶粒长大。
按重量百分数计，硅加入正火钢中将提高平均能量转换温度约60℃。
5）铝。
以合金和脱氧剂的作用加入钢中有以下两方面的原因：第一，与溶体中的氮生成AlN，去除游离氮；第二，AlN的形成细化了铁素体晶粒。
这两种作用的结果是，每增加0.1%的铝，将使转变温度降低约40℃。
然而，当铝的加入量超过了需要，“固化”游离氮的作用将变弱。
6）氧。
钢中的氧会在晶界产生偏析导致铁合金晶间断裂。
钢中氧含量高至0.01%，断裂就会沿着脆化晶粒的晶界产生的连续通道发生。
即使钢中含氧量很低，也会使裂纹在晶界集中成核，然后穿晶扩散。
解决氧脆化问题的方法是，可加入脱氧剂碳、锰、硅、铝和锆，使其和氧结合生成氧化物颗粒，而将氧从晶界去除。
氧化物颗粒也是延迟铁素体生长和提高d-/2的有利物质。
4. 含碳量在0.3%～0.8%的影响亚共析钢的含碳量在0.3%～0.8%，先共析铁素体是连续相并首先在奥氏体晶界形成。
珠光体在奥氏体晶粒内形成，同时占显微组织的35%～100%。
此外，还有多种聚集组织在每一个奥氏体晶粒内形成，使珠光体成为多晶体。
由于珠光体强度比先共析铁素体高，所以限制了铁素体的流动，从而使钢的屈服强度和应变硬化率随着珠光体含碳量的增加而增加。
限制作用随硬化块数量增加，珠光体对先共析晶粒尺寸的细化而增强。
钢中有大量珠光体时，形变过程中会在低温和/或高应变率时形成微型解理裂纹。
虽然也有某些内部聚集组织断面，但断裂通道最初还是沿着解理面穿行。
所以，在铁素体片之间、相邻聚集组织中的铁素体晶粒内有某些择优取向。
5. 贝氏体钢断裂在含碳量为0.10%的低碳钢中加入0.05%钼和硼可优化通常发生在700～850℃奥氏体-铁素体转变，且不影响其后在450℃和675℃时奥氏体-贝氏体转变的动力学条件。
在大约525～675℃之间形成的贝氏体，通常称为“上贝氏体”；在450～525℃之间形成的称为“下贝氏体”。
两种组织均由针状铁素体和分散的碳化物组成。
当转变温度从675℃降至450℃时，未回火贝氏体的抗拉强度会从585MPa升高至1170MPa。
因为转变温度由合金元素含量决定，并间接影响屈服和抗拉强度。
这些钢获得的高强度是以下两种作用的结果：1）当转变温度降低时，贝氏体铁素体片尺寸不断细化。
2）在下贝氏体内精细的碳化物不断分散。
这些钢的断口特征在很大程度上取决于抗拉强度和转变温度。
有两种作用要注意：第一，一定的抗拉强度级别，回火下贝氏体的夏比冲击性能远远优于未回火的上贝氏体。
原因是在上贝氏体中，球光体内的解理小平面切割了若干贝氏体晶粒，决定断裂的主要尺寸是奥氏体晶粒尺寸。
在下贝氏体中，针状铁素体内的解理面未排成一直线，因此决定准解理断裂面是否断裂的主要特征是针状铁素体晶粒尺寸。
因为这里的针状铁素体晶粒尺寸仅为上贝氏体中的奥氏体晶粒尺寸的1/2。
所以，在同一强度级别，下贝氏体转变温度比上贝氏体低许多。
除了上面的原因之外是碳化物分布。
在上贝氏体中碳化物位于晶界沿线，并通过降低抗拉强度Rm增加脆性。
在回火的下贝氏体中，碳化物非常均匀地分布的铁素体中，同时通过限制解理裂纹以提高抗拉强度并促进球化珠光体细化。
第二，要注意的是未回火合金中转变温度与抗拉强度的变化。
在上贝氏体中，转变温度的降低会使针状铁素体尺寸细化同时升高延伸强度Rp0.2。
在下贝氏体中，为获得830MPa或更高的抗拉强度，也可通过降低转变温度提高强度的方法实现。
然而，因为上贝氏体的断口应力取决于奥氏体晶粒尺寸，而此时的碳化物颗粒尺寸已经很大，因此通过回火提高抗拉强度的作用很小。
6. 马氏体钢断裂碳或其它元素加入钢中可延迟奥氏体转变成铁素体和珠光体或贝氏体，同时奥氏体化后如果冷却速度足够快，通过剪切工艺奥氏体会变成马氏体而不需进行原子扩散。
理想的马氏体断裂应具有以下特征。
◆因为转变温度很低（200℃或更低），四面体铁素体或针状马氏体非常细。
◆因为通过剪切发生转变，奥氏体中的碳原子来不及扩散出晶体，使铁素体中的碳原子饱和从而使马氏体晶粒拉长导致晶格膨胀。
◆发生马氏体转变要超过一定的温度范围，因为初始生成的马氏体片给以后的奥氏体转变成马氏体增加阻力。