合金元素对钢力学性能的影响

1.合金元素溶于铁素体、奥氏体，起固溶强化作用

几乎所有合金元素均能不同程度地溶于铁素体、奥氏体中形成固溶体，使钢的强度、硬度提高，但塑性、韧性会有所下降。其中Si、Mn、Ni等元素的强化效果显著，而Ni、Cr、Mn等元素在少量加入时不仅能强化材料，还能使钢保持好的韧性，使钢具有强韧性的良好配合。合金元素对铁素体力学性能的影响如图6-1所示。

2.合金元素形成碳化物，起第二相强化、硬化作用

按照与碳之间的相互作用不同，常用的合金元素分为非碳化物形成元素和碳化物形成元素两大类。非碳化物形成元素包括Ni、Si、Al、Cu、Co等，不能与碳形成碳化物；碳化物形成元素包括Ti、Nb、V、W、Mo、Cr、Mn等，它们在钢中能与碳结合形成碳化物，如TiC、VC、WC等，这些碳化物一般都具有高的硬度、高的熔点和较好的稳定性，如果它们的颗粒细小并在钢中均匀分布，则会显著提高钢的强度、硬度和耐磨性。

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图6-1 合金元素对铁素体力学性能的影响

a）对硬度的影响 b）对韧性的影响

3.合金元素使珠光体增加，起强化合金结构钢的作用

合金元素的加入，使Fe-Fe₃C相图中的共析点左移，因而，与相同碳含量的碳素钢相比，亚共析成分的合金结构钢（一般合金结构钢为亚共析钢）的碳含量更接近于共析成分，组织中珠光体的数量多，使合金钢的强度提高。