合金元素在钢中的作用

一、合金元素对钢的强度、硬度、冲击强度的影响。
合金元素在钢中，以原子固溶体状态（A、F、M）引起晶格变形强化，主要发生在弱碳化元素Mn、Cr、Mo、W外围电子数量多，靠近碳的弱碱金属。
和强碳化物形成元素如：V、Ti、Nb、Zr外层电子较少，强碱金属与碳合力较强在缺少碳的情况下才不能溶入固溶体。
碳化物在高温时能够溶入A,弱碳化物在较低温度下就开始溶入A，强碳化物溶入A的温度高，如:VC只有在950℃时才开始溶入A，
碳化物本身一般都具有硬而脆的特性，强碳化物尤其严重，钢存在碳化物时能够提高硬度，可是并不一定增加脆性，只有当有粗大、网状或带状碳化物存在，在提高硬度的同时， k会降低。
合金钢中碳化物，在最终热处理后大多呈细晶粒均有分布，在铁素体基础上（回火S、回火T的基本都是铁素体）不会降低аk，还能强化铁素体（固溶晶格变形强化）提高钢的强度。
在合金工具钢中，碳化物呈颗粒状均有分布在M基体上，碳化物提高了硬度、耐磨性而脆性并没有增加。
所有合金P、Si、Mn、Ni、Mo、V、W、Cr含量增加HB↑，1％以下时Ni、Cr、Mn、аk↑，Mo、W、Si、аk↓。
二、合金袼囟匀却理的影响
（一）对本质晶粒度的影响
除Mn外，几乎所有合金元素都能细化A晶粒，最强烈的是碳化物形成元素，从弱到强的排列顺序是Cr、Mo、V、Ti、Nb、Zr等，越容易缺电子的元素，细化能力越强，碳化物形成元素Si、Ni、Co等影响较小，（ΑFe的右侧）但AI特殊，它能强烈细化晶粒，往往加入少量V、Ti、Nb强碳化物元素或加入AI脱氧，或用V-Ti-Ai混合脱氧、细化作用更强，（铸钢件）合金中有Mn往往容易过热，晶粒变大，加入强碳化物元素形成碳化物很稳定，高温稳定性，不易分解和溶入A晶粒，在A晶界阻碍A晶粒长大，如20CrMnTi中的Ti，渗碳体在930~950℃的高温进行长时间加热，而Mn又是促进A长大元素，Ti的碳化物分布在晶界上阻止A长大，使晶粒细化，渗碳后不需正火可直接淬火。
（二）对淬透性的影响
除Co外，所有溶入A的合金元素都能提高淬透性（50%M厚度）。如Si、Mn、Ni、Mo、W、V、B、Ti、Cr等。他们溶入A内，提高A的稳定性，减慢A分解速度，使C曲线右移，只有当他溶于A中才有作用。如未溶入只在A晶界（温度低、时间短）将加快分解，使C曲线左移。Co使C曲线左移的元素，他降低了钢的淬透性。
V、Ti、Nb和部分W，很难完全溶于A。造成C曲线左移，如果B高淬火温度，这些元素的碳化物深入A，则显著增加淬透性。
B的作用非常强烈，仅仅0。001~0。004%的B，就能使钢的淬透性显著增加。
（三）对残A的影响
马氏体Ms越低Mz也越低，与冷却速度无关，与A成分有关，与淬透性有对应关系的是Co，是降低淬透性元素，同时提高Ms和Mz能减少残余A。其它合金增大A稳定性，提高淬透性，另一方面又都降低Ms和Mz。
Al和Co与其它元素相反，能升高Ms和Mz，减少残A。
Al能增强细化晶粒度和降低残A，但对淬透性有何影响尚不知晓。铝不能单原子存在也不与碳化合，不能与淬透性元影响（不显）。
（四）对回火稳定性的影响
回火时对马氏体分解和回火软化的推迟作用，影响显著合金有V、W、Ti、Cr、Mo、Co、Si影响不明显的有Al、Mn、Ni，要达到内一回火硬度时，合金钢的回火温度比碳钢高，时间比碳钢长，内应力小，αk比碳钢高。
（五）合金元素对回火脆性的影响
含Cr、Mn、Ni的钢对第二类回火脆性最敏感，Mo、W能减少这种敏感性，因此大截面工件选用含Mo、W的钢，避免二类回火脆性。