合金元素在钢中的作用
合金元素对钢的影响
合金元素对钢的影响
合金元素对钢的影响主要体现在以下几个方面：
1. 提升强度和硬度：合金元素如锰、硅、铬等，能有效增加钢的强度和硬度，使其更具耐磨性和耐久性。
这些元素在钢中以固溶体的形式存在，能提高钢的屈服点和抗拉强度。
2. 改善韧性：某些合金元素如钒、钛等，能细化钢的组织结构，从而提升其韧性。
它们在钢中形成碳化物，这些碳化物能有效地阻止裂纹扩展，从而增加钢的断裂抗力。
3. 改善工艺性能：合金元素可以改变钢的加工性能，例如改善铸造性能、焊接性能和切削性能等。
例如，磷可以提高钢的流动性，但过高的磷含量会导致钢的冷脆性增加。
4. 抗腐蚀性：合金元素如铬、镍等可以增加钢的抗腐蚀性。
它们在钢表面形成一层致密的氧化膜，能有效阻止进一步的氧化腐蚀。
5. 热处理性能：合金元素可以改变钢在热处理过程中的反应速度和效果。
例如，硅、锰等元素可以加速奥氏体化和冷却速度，而钛、钒等元素则可以减缓奥氏体化和冷却速度。
6. 改善磁性：一些合金元素如钴、铁等可以改变钢的磁性。
这些元素在钢中能影响铁磁畴的取向，从而改变其磁性能。
7. 降低导电性：合金元素如铜、镍等可以增加钢的导电性。
它们在钢中形成电子散射中心，增加电子的散射几率，降低电导率。
综上所述，合金元素对钢的影响是多方面的，可以根据实际需求选择添加合适的合金元素来优化钢的性能。
但需要注意的是，添加合金元素时需控制适当的比例，否则可能会产生反效果。
合金元素在钢中的作用
合金元素在钢中的作用Mn：1、在低含量范围（Mn≤0.2）内对钢具有很大的强化作用，提高强度、硬度和耐磨性。
降低钢的临界冷却速度。
2、提高钢的淬透性、稍稍改善钢的低温韧性任性。
3在高含量范围的作用主要奥氏体元素。
Si：1、强化铁素体提高钢的强度和硬度降低钢的临界冷却速度提高钢的淬透性。
2、提高钢在氧化性腐蚀介质中的耐蚀性提高钢的耐热性。
3、磁钢中的主要合金元素。
Cr：1、在低合金范围内，对钢有很大的强化作用，提高钢强度、硬度、耐磨性。
2、降低钢的临界冷却速度提高钢的淬透性。
提高钢的耐热性是耐热钢的主要合金元素。
3、在高合金范围内，使钢具有对强氧化性酸等腐蚀性介质的耐腐蚀能力。
Mo：1、强化铁素体，提高钢的强度、硬度。
2、降低钢的临界冷却速度，提高钢的淬透性。
3、提高钢的耐热和高温强度，是热强钢重要合金元素。
Ni：1、提高钢的强度，而不降低其塑性。
2、降低钢的临界冷却速度，提高钢的淬透性。
3、改善钢的低温韧性。
4、扩大奥氏体区，是奥氏体化的有效元素。
5、本身具有一定耐蚀性，对于一些还原性酸类（硫酸、盐酸）有良好的耐蚀能力。
V：1、在低含量（0.05-0.1% ）提高韧性，细化晶粒。
2、在高含量（>0.2%）时形成V4C3碳化物，提高热强性。
Al：1、炼钢中良好的脱氧作用。
2、细化晶粒，提高钢的强度。
3、提高钢的抗氧化性能，提高不锈钢对强氧化性酸类的耐蚀能力。
Ti、Nb：1、细化晶粒。
2、在不秀钢中改善抗晶间腐蚀的能力。
Cu：1、强化铁素体（质量分数<1.5%。
）2 、提高钢的耐蚀能力（特别是硫酸）。
3 、产生析出强化作用。
（>3.0% ）W：1 、细化晶粒。
2 、提高淬透性。
3 、生成热稳定碳化物和氮化物提高钢的热强性。
Re：1、炼钢中起脱硫去气净化钢液的作用。
2、细化晶粒改善铸态组织（缩小柱状晶区）。
合金元素在钢中的作用
一、合金元素在钢中的作用由于碳素钢的强度及淬透性低，热硬性差，耐磨、耐蚀和耐热性能都比较低。
引入合金钢（—冶炼时，有选择地向钢液中加入一些合金元素，如锰、硅、铬等，称为合金钢）。
钢中加入合金元素改变了钢的组织结构和性能，同时也改变钢的相变点和合金状态图。
1、合金元素对钢中基本相（铁素体和Fe3C）的影响加入合金元素时，一部分溶于铁素体形成合金铁素体另一部分溶于渗碳体，形成合金渗碳体，也可以和碳直接结合形成特殊的合金碳化物。
合金渗碳体（如（Fe、Mn)3C）和合金碳化物（TiC、VC）主要以第二相强化的方式来提高材料的力学性能，碳化物类型，数量、大小及分布对钢性能有影响。
凡与Fe原子半径相差愈大的合金元素，以及合金元素与铁素体晶格类型不同时，强化效果愈明显。
2、合金元素对铁碳合金相图影响A.合金元素对γ相区的影响利用合金元素能扩大（锰、镍、钴）或缩小（铬、钒、钼、硅）γ相区作用,可生产出奥氏体钢和铁素体钢B.合金元素对S点,E点的影响凡能扩大γ相区的合金元素,如Mn 、Ni等,均使S、E向左下方移动;凡能缩小γ相区的合金元素,如铬、硅等,均使S、E点向左上方移动.（S点左移，表示共析点的碳含量降低；E点左移，表示发生莱氏体转变的碳含量降低。
）3、合金元素对钢热处理的影响。
A.对奥氏体化的影响.大多数合金元素都减缓钢的奥氏体化过程。
含有碳化物形成元素的钢，碳化物不易分解。
B.对奥氏体晶粒大小的影响。
大多数合金元素都能不同程度地阻碍奥氏体晶粒长大。
尤其是合金碳化物在高温下比较稳定，分布在A的晶界上，阻止A晶粒长大C.合金元素对过冷奥氏体转变的影响。
大多数合金元素均不同程度使C曲线右移（有些合金元素能改变C曲线的形状）使临界冷却速度减小，提高钢的淬透性。
D.合金元素对M相变温度也有影响,大多数合金元素使Ms点下降。
4、合金钢分类通用分类方法有 :◆按合金元素的质量分数◆按合金元素的种类分：铬钢、锰钢、铬镍钢、硅锰钼钒钢等◆按主要用途分：分类钢种主要用途：●构造用合金钢：刚强度低合金钢低Mn、低Si-Mn——汽车车身、构造用机件、船体●热处理用中合金钢： Ni、Cr、Ni- Cr、Cr- Mo、Ni- Cr-Mo——曲柄轴、螺栓、齿轮、大型轴●表面硬化钢：二、常用合金元素在钢中的作用为了合金化而加入的合金元素，最常用的有硅、锰、铬、镍、钼、钨、钒等。
合金元素在钢中的作用
（ 碳） 钢 中加入合金元素后 ， 由 于 本 身 的 扩 散 能 力 很 差， 同时， 大 多 数 合 金 元 素 都会 降 低 碳 原 子 的扩 散 能 力 ， 从 而 增 大基 本 相 （ 固溶 体 、 金 属 化 合 物） 的稳 定 性 ， 使 钢 在 热 处 理 时 的各 种 转 变 被 推 迟和 滞 后 。 可见， 合 金 元 素 的作 用 是 通 过影 响热 处 理 工 艺过 程 中的 相 变 显现 出来 。 合 金 元 素 在 钢 中 的存 在 形 式 主 要 有 两 种 ： 一 是 溶
如图１ — １ （ ａ ） 所示； 强 碳化 物形 成元 素 ｃ ｒ 、 ｗ、 Ｍ０ 、 Ｖ、 Ｔ ｉ 等， 不 仅 使 Ｃ 曲线 右 移 ， 同 时还 将 珠 光 体 和 贝 氏体 转 变 分 成 两 个 区域 。 如 图 １ － １ （ ｂ ） 所示。 但 值 得 注 意 的 是 ， 只 有 合 金 元 素 完 全 溶 于 奥 氏 体 中才 会 使 Ｃ 曲线 右 移 ， 提 高 钢 的 淬 透 性 。 如 果 碳 化 物 形 成 元 素 未 能 溶 入 奥 氏体 ，而 是 以 未 溶 碳 化 物 微 粒 形 式存在 ， 在冷却 过程 中却会促进 过冷奥 氏体分解 ， 而 加 速 珠 光 体 的相 变 ， 这 样 反 而 会 降低 钢 的 淬 透 性 。
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例如， Ｍ ｎ可 以提 高 钢 的 常 温 强 度 、
硬 度及 耐磨 性 ， 含量 高 时 ， 焊 接 应 力 增 加。 Ｍｎ可 使 钢 的 高温 短 时 强 度 提 高 ， 但 对 持 久 强 度 和 蠕 变 极 限及 没 有 明显 的影 响 。 Ｃ ｒ 能提 高 钢 的强 度 。Ｃ ｒ 对 提 高钢 的 高 温 组 织 稳 定
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。
合金元素在钢中的作用
合金元素在钢中的作用合金元素是指在钢中加入的其他金属或非金属元素，它们与铁元素和碳元素相互作用，从而改变钢的性能和性质。
合金元素的添加可以提高钢的强度、硬度、耐磨性、耐腐蚀性等，使钢具有更优异的性能，满足不同的使用要求。
以下是合金元素在钢中的一些常见作用：1.碳（C）：是钢中最主要的合金元素之一，加入合适的碳量可以提高钢的硬度和强度。
碳元素可以通过固溶强化的方式使钢的晶粒细化，从而提高钢的强度和硬度。
但是过高的碳含量会降低钢的塑性和耐热性。
2.硅（Si）：是一种强化和脱氧元素，常用于高碳钢和合金钢中。
硅可以增加钢的强度、硬度和耐磨性，促使钢的晶粒细化。
同时，硅还可以与氧结合，形成氧化物，从而脱除钢中的氧气。
3.锰（Mn）：是一种强化元素，常用于普通碳钢和低合金钢中。
与铁和碳相结合，形成硬化相，提高钢的硬度和强度。
锰还可以提高钢的韧性和抗冲击性，减少钢的冷脆性。
4.磷（P）：是一种脆化元素，过量磷会降低钢的塑性和韧性。
但适量的磷可以起到强化钢的作用，提高钢的硬度和强度。
5.硫（S）：是一种脆化元素，过量的硫会降低钢的韧性。
然而，适量的硫可以改善钢的切削加工性能，提高切削刃的寿命。
6.铬（Cr）：是一种耐腐蚀元素，主要用于不锈钢和耐热钢中。
铬与钢中的铁形成铬化铁，并形成致密的氧化铬膜，从而防止氧气和水的侵蚀，提高钢的耐腐蚀性。
7.镍（Ni）：是一种耐腐蚀和耐热元素，常用于不锈钢和耐热钢中。
镍可以改善钢的塑性、韧性和韧齿性，提高钢的耐腐蚀性和耐热性。
8.钼（Mo）：是一种强化元素，用于合金钢和高速钢中。
钼可以提高钢的强度、硬度和耐磨性，同时还能提高钢的耐热性和抗腐蚀性。
9.钒（V）：是一种强化元素，广泛应用于合金钢和高速钢中。
钒可以提高钢的强度、硬度和耐磨性，同时还能提高钢的耐高温性能。
10.铌（Nb）：是一种强化和固溶强化元素，常用于低合金钢和高强度钢中。
铌可以提高钢的强度和硬度，还能改善钢的焊接性能和耐腐蚀性。
§5—1合金元素在钢中的主要作用
§5—1合金元素在钢中的主要作用
1、促进钢的淬火性能：钢中的淬火性能是指钢在加热和冷却过程中的组织性能。
合金元素的存在有助于提高钢的淬火性能，使钢在冷却过程中有助于形成好的晶体结构。
2、提高钢的硬度：合金元素加入钢中有助于提高钢的屈服强度、抗拉强度和硬度，硬度在一定程度上取决于合金元素的类别和数量。
3、增加钢的韧性：经过合金元素处理后，钢的抗屈服性可进一步提高，同时也提高了钢的韧性，韧性指的是钢材在沿着其中一方向的钢材断裂时，它所承受的变形能力，也就是钢材在拉伸时断裂前所耗费的能量。
4、改善钢的耐腐蚀性能：合金元素加入钢中可以改善钢的耐腐蚀性能，使钢在高温、腐蚀性环境中能更好地保持完好的外观，同时也增加了钢的耐磨性。
5、提升钢的强度：合金元素加入钢中有助于提高钢的强度。
合金元素例如铬、锰等可以在钢中形成一种稳定的均质化套结构，使钢的强度提高。
6、增加钢的热稳定性：加入合金元素可以提高钢的热稳定性，使钢能够耐受更高温度的处理，同时还可以改善晶粒细化。
7、改善钢的焊接性能：合金元素可以改善钢的焊接性能。
合金钢中合金元素的作用
合金钢中合金元素的作用可以概括为以下几点：
1.增加钢的淬透性，提高钢的力学性能。
2.提高钢的抗腐蚀性能。
3.提高钢的高温性能。
4.强化铁素体，提高钢的强度和硬度。
5.降低钢的临界冷却速度，提高钢的淬透性。
6.提高钢的氧化性腐蚀介质中的耐蚀性，提高钢的耐热性。
7.拥有良好的脱氧作用。
8.细化钢的晶粒，提高钢的强度。
9.提高钢的抗氧化性能，提高不锈钢对强氧化性酸类的耐蚀能力。
以上是合金元素在合金钢中的作用，具体作用方式可能会因合金元素种类、含量以及使用条件等因素而有所不同。
钢中合金元素的作用
合金元素在钢中的作用C元素：与钢中的其他合金元素结合形成碳化物硬质相，能与Cr，Fe等形成M7C3，M23C6，M3C等化合物，提高钢的硬度和和耐磨性；碳是碳化物形成的主要因素，碳的含量影响碳化物数量，但是不影响种类。
缺点：碳含量增加时使钢的耐蚀性降低，同时使碳钢焊接性能和冷加工性能变差Cr元素：Cr是一个有效提高耐蚀性的元素及较强的碳化物形成元素，同时C、Cr也是固溶强化元素1）提高钢的强度和硬度，同时降低塑性和韧性；2）使钢具有良好的抗腐蚀和抗氧化性能；3）提高钢的高温机械性能；4）阻止石墨化；5）提高钢的淬透性缺点：促进钢的回火脆性Si元素：非碳化物形成元素；Si钢中还原剂和脱氧剂，能显著提高钢的弹性极限，屈服点，和抗拉强度；与铬、钨、钼等元素结合提高钢的抗腐蚀性能和抗氧化作用；能固溶于铁素体和奥氏体，提高钢的强度和硬度；提高钢的淬透性和抗回火性；缩小γ区；缺点：含量较高时，焊接时造成飞溅，降低钢的焊接性能，会降低焊缝的抗热裂纹能力。
Mn 元素：在炼钢时，提高钢的强度，消除硫的影响，是良好的脱氧剂和脱硫剂；提高钢的淬透性，改善钢的加工性能；含锰量在11%到14%时，钢具有较高的耐磨性；扩大γ区，形成无限固溶体，对铁素体和奥氏体固溶强化，弱碳化物形成元素，进入固溶体代替铁原子形成合金渗碳体；缺点：Mn元素促进晶粒长大，可加入钼、钒、钛来细化晶粒，当锰的质量分数超过1%时，使钢的焊接性能变差；降低钢的耐锈蚀能力。
B元素：有利于脱氧造渣和自熔，提高润湿性；加入微量B，可显著提高钢的淬透性；在 Fe-C-B 系耐磨喷焊材料中，当 B 含量低于 2.37%时，B的含量增加喷焊层的耐磨性上升缓慢，因为形成了硬度不超过 HV1000的含硼渗碳体Fe3(C,B)，Fe23(C,B)6，故耐磨性提高较少。
当B的含量高于2.37%时，合金中出现 Fe2B，而Fe2B 硬度较高，随着Fe2B 的不断增加，涂层中形成均匀的耐磨骨架，能有效地降低高硬度磨粒的进入，故耐磨损性能急剧升高，但硼的含量大于4.0%，由于涂层脆性和形成的喷焊缺陷的增加反而导致涂层耐磨性出现降低的趋势Ni 元素：提高钢的淬透性；改善加工性能和可焊接性能，提高钢的耐腐蚀性能，不仅耐酸而且耐碱及大气腐蚀；细化晶粒；提高钢的强度而不降低其韧性。
合金元素在钢中的作用
四、合金元素对Fe-Fe3C状态图的影响
在铁碳合金中加入某种合金元素后，相当于二元合金变成了 三元和金。因此，必然会引起Fe-Fe3C状态图中临界点、相 区等发生相应变化。
3.1对奥氏体形成的影响
合金元素的加入提高了钢奥氏体化温度和延长了奥氏体化的 时间。Al、Ti、Nb、V元素强烈阻止了奥氏体晶粒长大，W 、Mo中等阻止奥氏体晶粒长大，C、P、Mn（高碳时）促进 奥氏体晶粒长大。
3.2 对Fe-Fe3C状态图中γ区的影响 根据对Fe-Fe3C状态图中γ区的影响，可以将合金元素分为 扩大γ区的元素和缩小γ区的元素两大类。
二、合金元素与碳氮的作用
碳是提高钢的强度和硬度的最有效元素合金元素 根据其与钢中碳的相互作用，可分为碳化物形成元 素和非碳化物形成元素两大类。 1、非碳化物形成元素 这类元素在钢中不能与碳化合，主要以原子态存在 于奥氏体中，Si、Al、Cu、Ni和Mo等即属于这一类 元素。
2、碳化物形成元素
这类元素能与钢中的碳化合，形成各种类型的碳化物。按其与碳结合 的能力由强到弱，这类元素依次是Ti、Zr、V、Nb、W、Mo、Cr、Mn 。只要有碳化物形成元素存在，Fe3C就不是钢中唯一的碳化物。 Ti、Zr、V、Nb等是强碳化物形成元素，能与碳单独结合，形成TiC、 ZrC、VC、NbC等特殊化合物。 Mn是弱碳化物形成元素，多溶于渗碳体中，形成渗碳体类型的碳化物 ，如（Fe、Mn)3C，这类碳化物常称为合金渗碳体。 W、Mo、Cr等是中强合金元素，当其含量低时，多溶于渗碳体，形成（ Fe、W)3C、（Fe、Mo)3C、（Fe、Cr)3C等合金渗碳体；而当其含量 足够高时，则单独形成（W、Fe)6C、（Cr、Fe)7C3和Cr23C6等特殊化 合物。
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• 不形成碳化物的元素(称为非碳化物形成元素)，包括镍、硅、铝、钴、铜等。由于这些元 素与碳的结合力比铁小，因此在钢中它们不能与碳化合，它们对钢中碳化物的结构也无 明显的影响。
形成碳化物的元素(称为碳化物形成元素)，根据其与碳结合力的强弱，可把碳化物形成元 素分成三类。
马氏体强化。金属材料经过淬火和随后回火的热处理工艺后，可获得马氏体组织， 使材料强化。但是，马氏体强化只能适用于在不太高的温度下工作的元件，工作 于高温条件下的元件不能采用这种强化方法。
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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多，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。
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各合金元素对奥氏体晶粒粗化过程的影响，一般可归纳如下：
强烈阻止晶粒粗化的元素：钛、铌、钒、铝等，其中以钛的作用最强。 钨、钼、铬等中强碳化物形成元素，也显著地阻碍奥氏体晶粒粗化过程。 一般认为硅和镍也能阻碍奥氏体晶粒的粗化，但作用不明显。 锰和磷是促使奥氏体晶粒粗化的元素。
合金元素对钢临界温度的影响 锰、镍、铜使A3线降低，钼、钨、硅、钒使A3线升高。同样影响A1，影响程度 更大， 合金元素对钢共析点（S点）位置的影响 大多数合金使共析点左移，钼钨在质量分数大时使共析点右移。 合金元素对奥氏体相区大小的影响 • 扩大γ区
合金元素与γ-Feα-Fe形成固溶体，常温下为奥氏体组织。Ni，Mn
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。 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。
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．
细化晶粒。细化晶粒可以使金属组织中包含较多的晶界，由于晶界具有阻碍滑移 变形作用，因而可使金属材料得到强化。同时也改善了韧性，这是其它强化机制 不可能做到的。
提纯强化。在浇注过程中，把液态金属充分地提纯，尽量减少夹杂物，能显著提 高固态 金属的性能。夹杂物对金属材料的性能有很大的影响。在损坏的构件中， 常可发现有大量的夹杂物。采用真空冶炼等方法，可以获得高纯度的金属材料。
钢在回火过程中出现的第乙类回火脆性(250～400C回火)t即回火马氏体脆性和第 二类回火脆性(450～600～C回火)，即高温回火脆性均与钢中存在的合金元素有关。
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合金元素对氧化与腐蚀的影响
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一些合金元素加入钢中能在钢的表面形成一层完整的、致密而稳定的 氧化保护膜，从而提 高了钢的抗氧化能力。最有效的合金元素是铬、 硅和铝(参看图10-8)。但钢中硅、铝的质量分 数较多时钢材变脆，因 而它们只能作为辅加元素，一般都以铬为主加元素，以提高钢的抗氧 化性。
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合金元素对奥氏体分解转变的影响
多数合金元素使奥氏体分解转变的速度减慢，即C曲线向右移，也就 是提高了钢的淬透性。
合金元素对马氏体转变的影响 增加冷却时间，降低冷却速度。 另外，合金元素对马氏体开始转变温度(Ms点)也有明显的影响。多数合金元素均 使马氏体开始转变温度(Ms点)降低，其中锰、铬、镍的作用最为强烈，只有铝、 钴是提高Ms点。
铅在钢中完全不溶，以2～3pm的极细质点均匀分布于钢中，使切 屑易断，同时起润滑作用，改善了钢的切削性能，在易切削钢中 铅的质量分数控制在0.10％～0.30％。
少量的磷溶入铁素体中，可提高其硬度和脆性，有利于获得良好 的加工表面质量。
响
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合金元素对钢的工艺性能的影响
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合金元素对焊接性能的影响
钢的焊接性能，主要取决于它的淬透性、回火性和碳的质量分数。
合金元素对钢材焊接性能的影响，可用焊接碳当量来估算。我国 目前所广泛应用的普通低合金钢，其焊接碳当量可按下述经验公 式计算。 Cd=C+1/6Mn+1/5Cr+1/15Ni+1/4Mo+1/5V+1/24Si+1/2P+1/13Cu 近年来，对厚度为15、50mm的200个钢种(从碳钢到强度等级为 1000MPa级的高强度合金钢)，以低氢焊条进行常温下的Y型坡口 拘束焊接裂纹试验。在试验基础上，提出了一个用以估计钢材出 现焊接裂纹可能性的指标，称为钢材焊接裂纹敏感性指数户．， 其计算公式为 Pc=C+1/30Si+1/20Mn+1/20Cu+1/60Ni+1/20Cr+1/15Mo+1/10V+ 5B+1/600t+1/60H% 与碳当量公式相比增加了板厚和含氢量。
• 减小γ区 抑制F向A转变，Cr
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合金元素对热处理的影响
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合金元素对奥氏体化的影响
奥氏体晶粒在铁素体与碳化物边界处生核并长大；剩余碳化物的溶解；奥氏体成分的 均匀化，在高温停留时奥氏体晶粒的长大粗化等过程。在钢中加入合金元素对后 三个过程有较大的影响。 含有碳化物形成元素的合金钢，其组织中的碳化物，是比渗碳体更稳定的合金渗 碳体或特殊碳化物，因此，在奥氏体化加热时碳化物较难溶解，即需要较高的温 度和较长的时间。一般来说，合金元素形成碳化物的倾向愈强，其碳化物也愈难 溶解。 合金元素在奥氏体中的均匀化，也需要较长时间，因为合金元素的扩散速度，均 远低于碳的扩散速度。 某些合金元素强烈地阻碍着奥氏体晶粒的粗化过程，这主要与合金碳化物很难溶 解有关，未溶解的碳化物阻碍了奥氏体晶界的迁移，因此，含有较强的碳化物形 成元素(如钼、钨，钒，铌、钛等)的钢，在奥氏体化加热时，易于获得细晶粒的组 织。
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合金元素对切削加工的影响
金属的切削性能是指金属被切削的难易程度和加工表面的质量。 为了提高钢的切削性能，可在钢中加入一些能改善切削性能的合 金元素，最常用的元素是硫，其次是铅和磷。 由于硫在钢中与锰形成球状或点状硫化锰夹杂，破坏了金属基体 的连续性，使切削抗力降低，切屑易于碎断，在易切削钢中硫的 质量分数可达0.08％～0.30％。
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合金元素在钢中的作用
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Contents
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合金元素在钢中的存在方式
合金元素对钢的平衡组织的影响 合金元素对热处理的影响
合金元素对氧化与腐蚀的影响
合金元素对钢的工艺性能的影响
总结应用
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合金元素在钢中的存在方式
Aeolus
合金元素与钢中的碳相互作用，形成碳化物存在于钢中
钢中加入少量的铜、磷等元素，可提高低合金高强度钢的耐大气腐蚀。
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合金元素对机械性能的影响
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金属材料的强化途径，主要有以下几个方面；
结晶强化
形变强化 固溶强化
相变强化
晶界强化 综合强化
Aeolus
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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：
冷加工工艺性能主要包括钢的冷态变形能力和钢件的表面质量两方面。
溶解在固溶体中的合金元素，一般将提高钢的冷加工硬化程度，使钢承 受塑性变形后很快地变硬变脆，这对钢的冷加工是很不利的。因此，对 于那些需要经受大量塑性变形加工的钢材，在冶炼时应限制其中各种残 存合金元素的量，特别要严格控制硫、磷等。另一方面，碳、硅、磷、 硫、镍、铬、钒、铜等元索还会使钢材的冷态压延性能恶化。
Aeolus
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相变强化可以分为两类：
沉淀强化(或称弥散强化)。在金属材料中能形成稳定化合物的合金元素，在一定条 件下，使之生成的第二相化合物从固溶体中沉淀析出，弥散地分布在组织中，从 而有效地提高材料的强度，通常析出的合金化合物是碳化物相。 在低合金钢(低合金结构钢和低合金热强钢)中，沉淀相主要是各种碳化物，大致 可分为三类。一是立方晶系，如TiC、V4C3，NbC等，二是六方晶系，如M02、 W2C、WC等，三是正菱形，如Fe3C。对低合金热强钢高温强化最有效的是体心 立方晶系的碳化物。
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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： 固溶强化十形变强化，常用于固溶体系合金的强化。 结晶强化+沉淀强化，用于铸件强化。
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。
产生二次硬化
一些合金元素加入钢中，在回火时，钢的硬度并不是随回火温度的升高一直 降低的，而是在达到某一温度后，硬度开始增加，并随着回火温度的进一步提高， 硬度也进一步增大，直至达到峰值。这种现象称为回火过程的二次硬化。图 回火二次硬化现象与合金钢回火时析出物的性质有关。当回火温度低于约 450℃时，钢中析出渗碳体，在450℃以上渗碳体溶解，钢中开始沉淀析出弥散稳 定的难熔碳化物Mo2C、VC等，使钢的硬度开始升高，而在550～600℃左右沉淀 析出过程完成，钢的硬度达到峰值。 增大回火脆性
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弱碳化物形成元素：锰 。锰对碳的结合力仅略强于铁。锰加入钢中，一般不形成特 殊碳化物(结构与Fe3C不同的碳化物称为特殊碳化物)，而是溶入渗碳体中。