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合金元素对钢的工艺性能的影响
合金元素对钢铸造性能的影响
固、液相线的温度愈低和结晶温区愈窄，其铸造性能愈好。合金元素对铸造性能的影响，主要取决于它们对Fe-Fe3C相图的影响。另外许多元素，如Cr、Mo、V、Ti、Al等在钢中形成高熔点碳化物或氧化物质点，钢的粘度，降低流动性，使铸造性能恶化。
合金元素对钢塑性加工性能的影响
塑性加工分热加工和冷加工。合金元素溶入固溶体中，或形成碳化物(如Cr、Mo、W等)，都使钢的热变形抗力提高和热塑性明显下降而容易锻裂。一般合金钢的热加工工艺性能比碳钢要差得多。
合金元素对钢焊接性能的影响
合金元素都提高钢的淬透性，促进脆性组织(马氏体)的形成，使焊接性能变坏。但钢中含有少量Ti和V可改善钢的焊接性能。合金元素对钢切削性能的影响切削性能与钢的硬度密切相关，钢是适合于切削加工的硬度范围为170HB～230HB。一般合金钢的切削性能比碳钢差。但适当加入S、P、Pb等元素可以大大改善钢的切削性能。
合金元素对钢热处理工艺性能的影响
热处理工艺性能反映钢热处理的难易程度和热处理产生缺陷的倾向。主要包括淬透性、过热敏感性、回火脆化倾向和氧化脱碳倾向等。合金钢的淬透性高，淬火时可以采用比较缓慢的冷却方法，可减少工件的变形和开裂倾向。加入锰、硅会钢的过热敏感性。

合金元素对Fe-Fe3C相图的影响
对奥氏体和铁素体存在范围的影响
扩大或缩小γ相区的元素均同样扩大或缩小Fe-Fe3C相图中的γ相区，且同样Ni或Mn的含量较多时，可使钢在室温下得到单相奥氏体组织(如1Cr18Ni9奥氏体不锈钢和ZGMn13高锰钢等)，而Cr、Ti、Si等**过一定含量时，可使钢在室温获得单相铁素体组织(如1Cr17Ti高铬铁素体不锈钢等)。
.对Fe-Fe3C相图临界点(S和E点)的影响
扩大γ相区的元素使Fe-Fe3C相图中的共析转变温度下降，缩小γ相区的元素则使其上升，并都使共析反应在一个温度范围内进行。几乎所有的合金元素都使共析点(S)和共晶点(E)的碳含量降低，即S点和E点左移，强碳化物形成元素的作用尤为强烈。

在钢中加入合金元素后，钢的基本组元铁和碳与加入的合金元素会发生交互作用。钢的合金化目的是希望利用合金元素与铁、碳的相互作用和对铁碳相图及对钢的热处理的影响来改善钢的组织和性能。
一、合金元素与铁、碳的相互作用
合金元素加入钢中后，主要以三种形式存在钢中。即：与铁形成固溶体；与碳形成碳化物；在高合金钢中还可能形成金属间化合物。
溶于铁中
几乎所有的合金元素（除Pb外）都可溶入铁中，形成合金铁素体或合金奥氏体，按其对α-Fe或γ-Fe的作用,可将合金元素分为扩大奥氏体相区和缩小奥氏体相区两大类。扩大γ相区的元素—亦称奥氏体稳定化元素，主要是Mn、Ni、Co、C、N、Cu等，它们使A3点(γ-Feα-Fe的转变点)下降，A4点(γ-Fe的转变点)上升，从而扩大γ-相的存在范围。其中Ni、Mn等加入到一定量后，可使γ相区扩大到室温以下，使α相区消失称为完全扩大γ相区元素。另外一些元素(如C、N、Cu等),虽然扩大γ相区，但不能扩大到室温故称之为部分扩大γ相区的元素。
缩小γ相区元素——亦称铁素体稳定化元素,主要有Cr、Mo、W、V、Ti、Al、Si、B、Nb、Zr等。它们使A3点上升,A4点下降(铬除外，铬含量小于7%时，A3点下降，大于7%后，A3点迅速上升)，从而缩小γ相区存在的范围,使铁素体稳定区域扩大。按其作用不同可分为完全封闭γ相区的元素(如Cr、Mo、W、V、Ti、Al、Si等)和部分缩小γ相区的元素(如B、Nb、Zr等)。
形成碳化物
合金元素按其与钢中碳的亲和力的大小，可分为碳化物形成元素和非碳化物形成元素两大类。常见非碳化物形成元素有：Ni、Co、Cu、Si、Al、N、B等。它们基本上都溶于铁素体和奥氏体中。常见碳化物形成元素有：Mn、Cr、W、V、Nb、Zr、Ti等(按形成的碳化物的稳定性程度由弱到强的次序排列)，它们在钢中一部分固溶于基体相中，一部分形成合金渗碳体，含量高时可形成新的合金碳化合物。

合金元素对钢热处理的影响
合金元素对加热时相转变的影响
合金元素影响加热时奥氏体形成的速度和奥氏体晶粒的大小。
(1)对奥氏体形成速度的影响：Cr、Mo、W、V等强碳化物形成元素与碳的亲合力大，形成难溶于奥氏体的合金碳化物,显著减慢奥氏体形成速度；Co、Ni等部分非碳化物形成元素，因碳的扩散速度，使奥氏体的形成速度加快；Al、Si、Mn等合金元素对奥氏体形成速度影响不大。
(2)对奥氏体晶粒大小的影响：大多数合金元素都有阻止奥氏体晶粒长大的作用，但影响程度不同。强烈阻碍晶粒长大的元素有：V、Ti、Nb、Zr等；中等阻碍晶粒长大的元素有：W、Mn、Cr等；对晶粒长大影响不大的元素有：Si、Ni、Cu等；促进晶粒长大的元素：Mn、P等。
合金元素对过冷奥氏体分解转变的影响
除Co外，几乎所有合金元素都过冷奥氏体的稳定性,推迟珠光体类型组织的转变，使C曲线右移,即提高钢的淬透性。常用提高淬透性的元素有：Mo、Mn、Cr、Ni、Si、B等。必须指出,加入的合金元素，只有完全溶于奥氏体时，才能提高淬透性。如果未完全溶解，则碳化物会成为珠光体的核心，反而降低钢的淬透性。另外两种或多种合金元素的同时加入(如铬锰钢、铬镍钢等)，比单个元素对淬透性的影响要强得多。
除Co、Al外，多数合金元素都使Ms和Mf点下降。其作用大小的次序是：Mn、Cr、Ni、Mo、W、Si。其中Mn的作用,Si实际上无影响。Ms和Mf点的下降，使淬火后钢中残余奥氏体量增多。残余奥氏体量过多时，可进行冷处理(冷至Mf点以下)，以使其转变为马氏体，或进行多次回火，这时残余奥氏体因析出合金碳化物会使Ms、Mf点上升,并在冷却过程中转变为马氏体或贝氏体(即发生所谓二次淬火)。
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