合金元素对钢工艺性能的影响

1.对热处理性能的影响

（1）对加热过程中奥氏体化的影响 合金钢奥氏体化的过程与碳素钢一样，遵循着奥氏体晶核形成并长大、残余碳化物溶解及成分扩散均匀这一规律。但由于合金渗碳体，特别是合金碳化物稳定性高，不易溶入奥氏体；合金元素溶入奥氏体后扩散很缓慢，因此合金钢的奥氏体化速度比碳素钢慢，为加速奥氏体化，要求将合金钢（锰钢除外）加热到较高的温度和保温较长的时间。

除Mn外的所有合金元素都有阻碍奥氏体晶粒长大的作用，尤其是Ti、V等强碳化物元素与碳形成的合金碳化物稳定性高，残存在奥氏体晶界上，显著地阻碍奥氏体晶粒长大。因此，合金钢奥氏体化后的晶粒一般比碳素钢的细。

（2）对过冷奥氏体转变的影响 除Co外，所有溶于奥氏体中的合金元素，都使过冷奥氏体的稳定性增大，使等温转变图右移，马氏体临界冷却速度减小，淬透性提高，从而使合金钢在较小的冷却速度下即能淬成马氏体组织，可减小淬火变形。因此，大尺寸、形状复杂或要求精度高的重要零件，需要用合金钢制作。

除Co、Al外，大多数合金元素都使Ms点降低，使合金钢淬火后的残留奥氏体量比碳素钢的多，这将对零件的淬火质量产生不利影响。

（3）对回火转变的影响 合金元素使淬火钢回火时马氏体不易分解，即提高了钢的耐回火性，这就使得在相同温度下回火时，合金钢的强度和硬度比相同碳含量的非合金钢高。反之，当回火成相同硬度时，合金钢因回火温度高而具有较高塑性、韧性，其内应力也小。

合金元素能提高马氏体分解的温度，对于含有较多Cr、Mo、W、V等强碳化物形成元素的钢，当加热至500～600℃回火时，直接由马氏体中析出合金碳化物，这些碳化物颗粒细小，分布弥散，使钢的硬度不仅不降低，反而升高，这种现象称为二次硬化。高速工具钢的硬度与回火温度的关系如图6-2所示。(www.xing528.com)

图6-2 高速工具钢的硬度与回火温度的关系

2.对焊接性能的影响

淬透性良好的合金钢在焊接时，容易在接头处出现淬硬组织，使该处脆性增大，容易出现焊接裂纹；焊接时合金元素容易被氧化，形成氧化物夹杂，使焊接质量下降。例如，在焊接不锈钢时，形成Cr₂O₃夹杂，使焊缝质量受到影响，同时由于铬的损失，不锈钢的耐腐蚀性下降，所以高合金钢最好采用保护作用好的氩弧焊。

3.对可锻性的影响

由于合金元素溶入奥氏体后使变形抗力增加，使塑性变形困难，因此合金钢锻造需要施加更大的压力；同时合金元素使钢的导热性降低，脆性加大，从而增大合金钢锻造时和锻后冷却中出现变形、开裂的倾向，因此合金钢锻后一般应控制终锻温度和冷却速度。