冬燕南飞

    一、合金元素与铁和碳的作用

　　合金元素在钢中主要以两种形式存在：合金铁素体与合金碳化物。

　　1.合金铁素体

　　大多数合金元素(如Ni、Si、Al、Co等)都能不同程度地溶解在铁素体中，引起铁素体的强度和硬度提高，而塑性、韧性却有所下降，如图所示。

　　2.合金碳化物

   　与碳亲和力强的碳化物形成元素，Ti、Zr、Nb、V、Mo、Cr、 Mn、Fe(依次由强到弱)等，与碳结合形成合金渗碳体或碳化物。特点是：熔点高、硬度高，且很稳定，不易分解。在最终热处理后，呈细颗粒状均匀分布在基体上，不但不降低韧性，而且还可以进一步提高钢的机械性能。

　　二、合金元素对Fe－C相图的影响

　　1.合金元素对单相奥氏体相区的影响

　　合金元素会使奥氏体的单相区扩大或缩小。Mn、Ni、Co、C、N、Cu等元素扩大了奥氏体相区，即使A₃点下降，如高锰钢或高镍钢在室温下仍为奥氏体组织，被称为奥氏体钢。而Cr、W、Mo、V、Ti、Si、Al、等元素使A₃点上升，即使奥氏体区缩小，为铁素体形成元素。

　　2.合金元素对S点和E点的影响

　　扩大奥氏体相区的元素使Fe-Fe3C相图中的共析转变温度(A1) 下降，缩小奥氏体相区的元素则使其上升。几乎所有元素均使S 点和E点左移。

　　三、合金元素对钢的热处理的影响

 　　1.阻碍奥氏体晶粒长大

　　大多数合金元素(除Ni、Co外)均减慢奥氏体的形成，它们使碳的扩散能力降低，与碳的亲和力大，稳定性高，很难溶解，会显著阻碍碳的扩散，减慢奥氏体形成的速度，这种碳化物难分解，使奥氏体的均匀化过程变得困难。

　　2.提高钢的淬透性

　　除Co外，合金元素溶入奥氏体后，都不同程度地增大过冷奥氏体的稳定性，使C 曲线右移，减小了临界冷却速度，提高了钢的淬透性。

　　碳化物形成元素Cr、Mo、W、V、Ti等，溶入奥氏体后，不仅使C曲线右移，当达到一定含量时，还使其分离成上、下两个“C”曲线，上部C曲线表示奥氏体向珠光体的转变， 而下部的C曲线表示奥氏体向贝氏体的转变。　　　　　　

　　3.提高钢的回火稳定性

　　由于合金元素溶入马氏体，使回火过程中各个转变速度显著减慢。延缓了马氏体分解，残余奥氏体分解、阻止碳化物聚集长大，因此提高了钢的回火稳定性。

　　4.产生二次硬化

　　当含W、Mo、V、Ti量较高的淬火钢在（500～600）℃温度范围回火时，其硬度并不降低，反而升高，这种在回火时硬度升高的现象称为二次硬化。这种硬化实质上是一种弥散硬化，即合金的特殊碳化物呈高度弥散状态分布。此外，由于析出一部分特殊碳化物，使残余奥氏体中碳及合金元素浓度降低，提高了M_s点温度，从而在随后的冷却过程中有部分残余奥氏体转变为马氏体，这也是使钢的硬度增加而产生二次硬化的原因。