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合金鋼鋼加熱時(shí)的主要固態(tài)相變是非奧氏體相向奧氏體相的轉(zhuǎn)變，即奧氏體化的過(guò)程。整個(gè)過(guò)程都和碳的擴(kuò)散有關(guān)。合金元素中，非碳化物形成元素如鎳、鈷等，降低碳在奧氏體中的激活能，增加奧氏形成的速度；而強(qiáng)碳化物形成元素如釩、鈦、鎢等，強(qiáng)烈妨礙碳在鋼中的擴(kuò)散，顯著減慢奧氏體化的過(guò)程。鋼冷卻時(shí)的相變是指過(guò)冷奧氏體的分解，包括珠光體轉(zhuǎn)變（共析分解）、貝氏體相變及馬氏體相變。由于鋼中大都存在幾種合金元素的相互作用，致使對(duì)鋼冷卻時(shí)相變的影響也復(fù)雜得多。僅舉合金元素對(duì)過(guò)冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線的影響為例，大多數(shù)合金元素，除鈷和鋁外，均起減緩?qiáng)W氏體等溫分解的作用，但各類元素所起的作用有所不同。不形成碳化物的（如硅、磷、鎳、銅）和少量的碳化物形成元素（如釩、鈦、鉬、鎢），對(duì)奧氏體到向珠光體的轉(zhuǎn)變和向貝氏體的轉(zhuǎn)變的影響差異不大，因而使轉(zhuǎn)變曲線向右推移。

碳化物形成元素（如釩、鈦、鉻、鉬、鎢）如果含量較多，將使奧氏體向珠光體的轉(zhuǎn)變顯著推遲，但對(duì)奧氏體向貝氏體的轉(zhuǎn)變的推遲并不顯著，因而使這兩種轉(zhuǎn)變的等溫轉(zhuǎn)變曲線從“鼻子”處分離，而形成兩個(gè) C形。當(dāng)這類元素增加到一定程度時(shí)，在這兩個(gè)轉(zhuǎn)變區(qū)域的中間還將出現(xiàn)過(guò)冷奧氏體的亞穩(wěn)定區(qū)。合金元素對(duì)馬氏體轉(zhuǎn)變溫度Ms (起始轉(zhuǎn)變溫度)和Mn (終了轉(zhuǎn)變溫度)的影響也很顯著，大部分元素均使Ms和Mn點(diǎn)降低，其中以碳的影響最大,其次為錳、釩、鉻等；但鈷和鋁則使Ms和Mn點(diǎn)升高。

對(duì)鋼的晶粒度和淬透性的影響 影響奧氏體晶粒度的因素很多。鋼的脫氧和合金化情況均與“奧氏體本質(zhì)晶粒度”有關(guān)。一般來(lái)說(shuō),一些不形成碳化物的元素,如鎳、硅、銅、鈷等,阻止奧氏體晶粒長(zhǎng)大的作用較弱,而錳、磷則有促進(jìn)晶粒長(zhǎng)大的傾向。碳化物形成元素如鎢、鉬、鉻等，對(duì)阻止奧氏體晶粒長(zhǎng)大起中等作用。強(qiáng)碳化物形成元素如釩、鈦、鈮、鋯等，強(qiáng)烈地阻止奧氏體晶粒長(zhǎng)大，起細(xì)化晶粒作用。鋁雖然屬于不形成碳化物元素，但卻是細(xì)化晶粒和控制晶粒開始粗化溫度的最常用的元素。

鋼的淬透性（見(jiàn)淬火）高低主要取決于化學(xué)成分和晶粒度。除鈷和鋁等元素外，大部分合金元素溶入固溶體后都不同程度地抑制過(guò)冷奧氏體向珠光體和貝氏體的相變，增加獲得馬氏體組織的數(shù)量，即提高鋼的淬透性。一些碳化物形成元素，如釩、鈦、鋯、鎢等，如果形成碳化物而固定了鋼中的碳，反而會(huì)降低淬透性，易使晶粒粗化的元素如錳，能提高淬透性；使晶粒細(xì)化的元素如鋁，則降低淬透性。硼是顯著影響淬透性的元素，合金鋼中即使只含十萬(wàn)分之一的硼，也能顯著提高鋼的淬透性。但硼的這種影響僅對(duì)低、中碳鋼有效，對(duì)高碳鋼完全無(wú)效。

對(duì)鋼的力學(xué)性能和回火性能的影響 鋼的性能取決于鐵的固溶體和碳化物各自性能以及它們相對(duì)分布的狀態(tài)。合金元素對(duì)鋼的力學(xué)性能的影響也與此有關(guān)。固溶于鐵素體中的合金元素，起固溶強(qiáng)化作用，使強(qiáng)度和硬度提高，但同時(shí)使韌性和塑性相對(duì)地降低。其中以磷和硅的固溶強(qiáng)化作用最顯著，而硅對(duì)韌性的影響也最嚴(yán)重。少量的錳、鉻或鎳，反而對(duì)鐵素體的韌性有一定提高。

調(diào)質(zhì)鋼的韌性－脆性轉(zhuǎn)變溫度是評(píng)價(jià)力學(xué)性能的一項(xiàng)重要指標(biāo)。①提高轉(zhuǎn)變溫度的元素有 B、P、C、Si、Cu、Mo、Cr；②降低轉(zhuǎn)變溫度的元素有Ni、Mn；③少量時(shí)提高、多量時(shí)降低轉(zhuǎn)變溫度的元素有Ti、V;④少量時(shí)降低、多量時(shí)提高轉(zhuǎn)變溫度的元素有Al。

合金鋼的回火穩(wěn)定性比碳素鋼好，這是由于合金元素在回火時(shí)阻礙了鋼中原子的擴(kuò)散，因而在同樣溫度下，起到延遲馬氏體分解和抗回火軟化的作用。對(duì)合金鋼的回火穩(wěn)定性影響比較顯著的為：釩、鎢、鈦、鉻、鉬、鈷、硅等元素；影響不明顯的為：鋁、錳、鎳等元素�？梢钥吹�，碳化物形成元素，對(duì)回火軟化的延遲作用特別顯著。鈷和硅雖屬不形成碳化物元素，但它們對(duì)滲碳體晶核的形成和長(zhǎng)大，有強(qiáng)烈的延遲作用，因此，也有延遲回火軟化的作用。各種合金元素對(duì)回火脆性影響的程度是不同的。定性地說(shuō)，錳、鉻、氮、磷、釩、銅、鎳等均有促進(jìn)回火脆性的傾向。鉬的作用較特殊，它加入已有回火脆性的合金鋼（例如含錳、鉻等）中，能顯著地降低回火脆性傾向；若單獨(dú)加入普通碳素鋼中，則成為促進(jìn)回火脆性傾向的元素。鎢的作用與鉬相似，但對(duì)回火脆性的影響尚未十分確定。

對(duì)鋼的焊接性和被切削性的影響 焊接性和被切削性是衡量鋼的工藝性能好壞的主要方面。凡能提高淬透性的合金元素均對(duì)鋼的焊接性不利。因?yàn)樵诤缚p熱影響區(qū)靠近熔合線一側(cè)冷卻時(shí)易形成馬氏體等硬脆組織，有導(dǎo)致開裂的危險(xiǎn)。另一方面，熱影響區(qū)靠近熔合線處的晶粒因受高熱容易粗化，因此，合金鋼中含有可使晶粒細(xì)化的元素如鈦、釩等是有益的。硅含量高，焊接時(shí)會(huì)發(fā)生嚴(yán)重噴濺。硫含量高容易產(chǎn)生熱裂，同時(shí)會(huì)逸出二氧化硫氣體，在焊接金屬內(nèi)形成氣孔和疏松。磷含量高容易導(dǎo)致冷裂。

鋼中加入適量的硫、鉛等元素可改善鋼的被切削性（見(jiàn)易切削鋼）。合金鋼中的合金元素一般會(huì)使鋼的硬度增加，因而增高切削抗力，加劇刀具磨損。通過(guò)改變鋼的基體組織、夾雜物的種類、數(shù)量和形狀可以影響鋼的被切削性。對(duì)鋼的耐蝕性能的影響 鉻是不銹耐酸鋼和耐熱鋼的主要合金元素。合金鋼中含鉻量若達(dá)到12%左右，在鋼的表面便形成致密的鉻的氧化物，使鋼在氧化性介質(zhì)中的耐蝕性發(fā)生突變而大大提高。鉻、鋁、硅等元素，能提高鋼的抗氧化性和抗高溫氣體的腐蝕性能，但過(guò)量的鋁和硅則會(huì)使鋼的熱塑性變壞。鎳主要用來(lái)形成和穩(wěn)定奧氏體組織，使鋼獲得良好的力學(xué)性能、耐蝕性能和工藝性能。鉬能使不銹耐酸鋼很快鈍化，提高對(duì)含有氯離子的溶液及其他非氧化性介質(zhì)的耐蝕能力。鈦、鈮通常用來(lái)固定合金鋼中的碳，使它生成穩(wěn)定的碳化物，以減輕碳對(duì)合金鋼耐蝕性能的有害作用。銅和磷配合使用時(shí)，可提高鋼的耐大氣腐蝕性能。