4-0钢铁中的合金元素
合金元素在钢中的存在形式
合金元素在钢中的存在形式：溶入铁素体、奥氏体和马氏体中，以固溶体的溶质形式存在形成强化相，如溶入渗碳体形成合金渗碳体，形成特殊碳化物或者金属间化合物形成非金属夹杂，如合金元素与O、N、S形成氧化物、氮化物和硫化物有些元素如Pb、Ag等游离态存在。
一、合金元素与铁的相互作用1 扩大奥氏体区的元素（奥氏体形成元素）使A4点上升，A3点下降，导致奥氏体稳定区域扩大无限扩大奥氏体区的元素：Ni, Mn, Co有限扩大奥氏体区的元素：C, Cu, N2. 缩小奥氏体区的元素（铁素体形成元素）使A4点下降，A3点上升，导致奥氏体稳定区域缩小完全封闭奥氏体区的元素：Cr, Ti, V, W, Mo, Al, Si缩小奥氏体区，但不使之封闭的元素：B, Nb, Zr二、合金元素与碳的相互作用1. 非碳化物形成元素主要包括：B, N, Ni, Cu, Co, Al, Si等它们不能与碳元素形成化合物，但可以固溶于铁中形成固溶体这些元素都位于元素周期表中铁元素的右边2. 碳化物形成元素主要包括Ti, Zr, Nb, V, W, Mo, Cr, Mn, Fe这些元素都位于元素周期表中铁元素的左边它们都可与碳元素形成化合物，但形成的碳化物的性质差别很大Fe-C相图是研究钢中相变和对碳钢进行热处理时选择加热温度的依据，因此有必要先了解合金元素对Fe-C相图的影响。
钢中有三个基本的相变过程：加热时奥氏体的形成、冷却时过冷奥氏体的分解以及淬火马氏体回火时的转变。
合金元素对钢加热时奥氏体形成过程的影响合金元素对减小奥氏体晶粒长大倾向的作用也各不相同。
Ti、V、Zr、Nb等强碳化物形成元素强烈阻碍奥氏体晶粒长大，细化晶粒。
W、Mo、Cr阻止奥氏体晶粒长大的作用中等。
非碳化物形成元素Ni、Si、Cu、Co等阻止奥氏体晶粒长大的作用轻微。
Mn、P有助于奥氏体晶粒的长大。
合金元素对过冷奥氏体分解过程的影响几乎所有的合金元素（除Co）外都使C－曲线向右移动，即减慢珠光体类型转变产物的形成速度。
不锈钢的材料成分
不锈钢的材料成分
不锈钢是一种常用的金属材料，其主要成分为铁、铬、镍等元素的合金。
不同牌号的不锈钢有着不同的成分组成，但普遍含有以下主要元素：
1. 铬（Cr）：铬是不锈钢的主要合金元素，其含量通常在10.5%以上，能够形成一层致密的氧化膜，防止钢铁表面进一步腐蚀。
2. 镍（Ni）：镍是提高不锈钢耐腐蚀性和机械性能的重要合金元素之一，其含量通常在8%以上。
3. 碳（C）：碳含量对于不锈钢抗腐蚀和强度有一定的影响，但不锈钢中的碳含量较低，通常不超过0.08%。
4. 锰（Mn）：锰对于提高不锈钢的强度和硬度有一定作用，其含量通常在2%以下。
5. 硅（Si）：硅含量对于不锈钢的成形性、耐磨性和韧性等具有一定影响，其含量在1.0-1.5%之间。
此外，不锈钢还可能含有钼、铜等元素，不同的牌号和用途需要不同的成分组成。
虽然不锈钢具有一定的耐腐蚀性，但在特殊环境下仍可能发生腐蚀，应选择合适的牌号和材料来满足具体的使用需求。
钢中的合金元素与杂质元素
钢中的合金元素与杂质元素碳(C)、硅(Si)、锰(Mn)、磷(P)、硫(S)通常被称为钢铁材料的五大元素。
C，Si，Mn对钢铁材料是有益的，称为合金元素；P和S则是有害元素，称为杂质元素；N、H、O等元素的影响。
（1）锰的影响锰在钢中的存在也属于有益元素，它与氧有较强的亲合力，具有较好的脱氧能力，在炼钢时作为脱氧剂加入。
另外锰与硫的亲合力很强，在钢液中与硫形成M n S，起到去硫作用，大大的消除了硫的有害影响。
钢中的含锰量一般为0.25~0.80%，它一部分溶入铁素体起到固溶强化作用，提高铁素体的强度，锰还可溶入渗碳体形成合金渗碳体（F e，M n）3C，使钢具有较高的强度；另一部分锰与硫形成M n S，与氧形成M n O，这些非金属夹杂物大部分进入炉渣。
（2）硅的影响硅在钢中的存在属于有益元素，由于它与氧有很大的亲合力，具有很好地脱氧能力。
在炼钢时作为脱氧剂加入，S i+2F eO=2F e+Si O2，硅与氧化铁反应生成二氧化硅（Si O2）非金属夹杂物，一般大部分进入炉渣，消除了F e O的有害作用。
但如果它以夹杂物形式存在于钢中，将影响钢的性能。
碳钢中的含硅量一般S i%≤0.4%，它大部分溶入铁素体，起固溶强化作用，提高铁素体的强度，而使钢具有较高的强度。
（3）硫的影响硫在钢中是有害的杂质。
液态时F e、S能够互溶，固态时Fe几乎不溶解硫，而与硫形成熔点为1190℃的化合物F e S。
形成的共晶体（γ-F e+F eS）以离异共晶形式分布在γ-F e晶界处。
若将含有硫化铁共晶体的钢加热到轧制、锻造温度时，共晶体熔化，进行轧制或锻造时，钢将沿晶界开裂，这种现象称为钢的“热脆”或“红脆”。
磷在钢中的存在一般属于有害元素。
在1049℃时，磷在F e中的最大溶解度可达 2.55%，在室温时溶解度仍在1%左右，因此磷具有较高的固溶强化作用，使钢的强度、硬度显著提高，但也使钢的塑性，韧性剧烈降低，特别是使钢的脆性转折温度急剧升高，这种现象称为冷脆。
钢材中的合金元素含量对其性能的影响
钢材中的合金与杂质含量对其性能的影响一、对钢材一般性能的影响1、碳(C):钢中含碳量增加，屈服点和抗拉强度升高，但塑性和冲击性降低，当碳量0.23%超过时，钢的焊接性能变坏，因此用于焊接的低合金结构钢，含碳量一般不超过0.20%。
碳量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力，在露天料场的高碳钢就易锈蚀；此外，碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性。
2、硅(Si):在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂，所以镇静钢含有0.15－0.30%的硅。
如果钢中含硅量超过0.50-0.60%,硅就算合金元素。
硅能显著提高钢的弹性极限，屈服点和抗拉强度，故广泛用于作弹簧钢。
在调质结构钢中加入1.0－1.2%的硅，强度可提高1 5－20%。
硅和钼、钨、铬等结合，有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用，可制造耐热钢。
含硅1－4%的低碳钢，具有极高的导磁率，用于电器工业做矽钢片。
硅量增加，会降低钢的焊接性能。
优点：(1)提高钢中固溶体的强度和冷加工硬化程度使钢的韧性和塑性降低。
(2) 硅能显著地提高钢的弹性极限、屈服极限和屈强比,这是一般弹簧钢。
(3)耐腐蚀性。
硅的质量分数为15%- 20%的高硅铸铁，是很好的耐酸材料。
含有硅的钢在氧化气氛中加热时，表面也将形成一层SiO2 薄膜，从而提高钢在高温时的抗氧化性。
缺点：使钢的焊接性能恶化。
3、锰(Mn):在炼钢过程中，锰是良好的脱氧剂和脱硫剂，一般钢中含锰0.30－0.50%。
在碳素钢中加入0.70%以上时就算“锰钢”，较一般钢量的钢不但有足够的韧性，且有较高的强度和硬度，提高钢的淬性，改善钢的热加工性能，如16Mn 钢比A3 屈服点高40%。
含锰11－14%的钢有极高的耐磨性，用于挖土机铲斗，球磨机衬板等。
锰量增高，减弱钢的抗腐蚀能力，降低焊接性能。
优点：（1）锰提高钢的淬透性。
（2）锰对提高低碳和中碳珠光体钢的强度有显著的作用。
（3）锰对钢的高温瞬时强度有所提高。
缺点：①含锰较高时，有较明显的回火脆性现象；②锰有促进晶粒长大的作用，因此锰钢对过热较敏感，在热处理工艺上必须注意。
2010级材料科学与工程专业金属材料学作业题
2010级材料科学与工程专业金属材料学复习思考题第1章钢铁中的合金元素1-1人们为什么要开发合金钢？1-2合金元素在钢铁材料中的赋存状态有哪几种？1-3什么是奥氏体形成元素？什么是铁素体形成元素？1-4铁与合金元素的相图有哪几种基本类型？每一类型各说出3个元素。
1-5钢铁材料中的合金元素，如硅、锰、铬、钼、钨、钴、镍、钛、铌、钒、铝、氮、铜、磷等，哪些是铁素体形成元素？哪些是奥氏体形成元素？哪些能在α-Fe中形成无限固溶体？哪些能在γ-Fe中形成无限固溶体？1-6合金元素与晶体缺陷相互作用的形式有哪几种？1-7什么叫做平衡偏析？1-8叙述合金元素产生偏聚的机理？1-9叙述第二种溶质元素对第一种溶质元素晶界偏聚的影响。
1-10叙述钢铁中的碳化物、氮化物和硼化物的性质特点，并与其中的结合键相联系。
1-11钢铁中碳化物结构的复杂性是由什么因素决定的？据此可以将其分为哪两大类？各有什么特点？1-12根据合金元素与碳的相互作用，可将其分为哪几类？1-13钢铁中常见的碳化物类型主要有六种，例如M2C就是其中的一种，另外还有其它哪5种？哪一种碳化物最不稳定？哪一种最稳定？1-14钢中比较重要的金属间化合物有哪些类型？它们各有什么特点？1-15合金元素对Fe-Fe3C相图中S、E点有什么影响？这种影响意味着什么？1-16分析合金元素对Fe-Fe3C相图的影响规律有什么实际意义?1-17合金元素是怎样影响奥氏体晶粒大小的？1-18有哪些合金元素强烈阻止奥氏体晶粒的长大？阻止奥氏体晶粒长大有什么作用？1-19合金元素是怎样影响过冷奥氏体向珠光体转变的？1-20在过冷奥氏体中析出先共析铁素体时，碳原子的扩散是主要影响因素，为什么？1-21叙述不同类型的合金元素对过冷奥氏体稳定性的影响。
1-22合金元素是怎样影响钢中贝氏体转变的？1-23为了使中低碳钢在热轧或热锻后自然空冷的条件下获得贝氏体组织，应该添加哪些合金元素？为什么？1-24钢中加入的合金元素对马氏体转变的Ms点和Mf点有怎样的影响？哪些元素的作用显著一些？为什么？1-25分析合金元素对淬火钢室温组织中残留奥氏体数量的影响？1-26分析合金元素对马氏体亚结构的影响。
合金元素在钢铁中的存在形式及其影响
合金元素在钢铁中的存在形式及其影响1.碳(C)碳是钢铁中的重要元素,它是区分钢铁的主要标志之一。
在决定钢号时,往往注意碳的含量。
碳对钢铁的性能起决定性的作用。
由于碳的存在,才能将钢进行热处理,才能调节和改变其机械性能。
当碳含量在一定范围内时。
随着碳含量的增加,钢的硬度和强度得到提高,其塑性和韧性下降;反之,则硬度和强度下降,而塑性和韧性提高。
由于碳含量在钢铁中的重要作用,所以快速、准确地测定钢铁中的碳含量也就具有相当重要的意义。
2.硅(Si)硅在钢铁中主要以固溶体形式存在,还可形成硅化物,其形式有MnSi或FeMnSi等;也有少许以硅酸盐以及游离SiO2的形式成为钢铁中非金属夹杂物而存在;在高碳钢中可能有少量SiC形式存在。
硅能增强钢的抗张力、弹性、耐酸性和耐热性,又能增大钢的电阻系数。
故钢中含量硅一般不小于0.10%;作为一种合金元素,一般不低于0.4%;耐酸耐热钢及弹簧钢中、含量硅较高;而硅钢中含硅量可高达4%以上。
3.磷(P)磷在钢中以固溶体和磷化物形态存在。
磷化物形态有Fe3P,Fe2P等。
Fe3P是一种很硬而脆性大的物质。
当磷含量高时易形成Fe3P,增加钢的冷脆敏感性,增加钢的回火脆性以及焊接裂纹敏感性。
一般认为在钢中含磷量高于0.1%,便会发生上述的危害性。
通常的情况下认为磷是钢中的有害的元素,但是它也是可利用的一面。
例如,磷和铜联合作用时,能提高钢的抗蚀性;它和锰、硫联合作用时,能改善钢的切削加工性。
硫(S)硫主要以硫化物的形态存在于钢中。
一般认为硫是钢中的有害元素之一。
硫在钢中易于偏析,恶化钢的质量。
如以熔点较低的FeS的形式存在时,将导致钢的热脆现象。
此外,硫存在于钢内能使钢的机械性能降低,同时对钢的耐蚀性、可焊性也不利。
5. 锰(Mn)锰在钢中能形成固溶体。
在冶炼钢铁过程中,通常作为脱氧剂及脱硫剂而特意加入。
锰与硫能形成熔点较高的MnS,可防止因FeS而导致的热脆现象,并提高了钢的可锻性。
钢铁中的合金元素
由图可知，大多数元素均使ES线左移，E点（C％＝2.11% 的点）左移，意味着钢中含碳量不到2.11%就会出现共晶莱 氏体。
2．改变共析温度
Ni 、 Mn 等扩大γ相区的元 素，使共析点（S点）左移， GS 下沉，使得 A1 和 A3 温度同 时降低。 Cr 、 W 、 Mo 、 V 、 Ti 、 Si 以 及其它缩小γ相区的元素， 使γ相区呈劈形，且共析点 （S点）左移，使得A1和A3温 度同时升高。
（2）缩小γ相区。
由于受到固溶度的 限制，这类合金元素不 能使γ区完全封闭，故 称为缩小γ相区元素。 B、Nb、Zr、Ta是这一 类中的典型元素。
小结：
合金元素是否为扩大γ相区元素的条件： 1.本身为面心立方点阵； 2.与Fe的电负性相近； 3.与Fe的原子d24S2 V 3d34S2 Cr 3d54S1 Mn 3d54S2 Fe 3d64S2 Co 3d74S2 Ni 3d84S2 Cu 3d104S1
碳化物形成元素：Ti、Zr、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn。
非碳化物形成元素：Cu、Ni、Co、Si、Al
二、
铁基二元相图的类型
合金元素可以改变铁的同素异晶转变温度A3和A4，从而改变 Fe－Me二元相图的类型。合金元素对铁的二元相图的影响，主 要可以区分为扩大和缩小γ相区两类，这两类又可以进一步划 分为两个次类。 1．γ相稳定化元素使A3降低，A4升高，在较宽的温度范围 内，促使奥氏体形成，即扩大了γ相区。根据程度的不同，可 以分为：
Bcc
Bcc
Bcc
多型
多型
多型
Fcc
Fcc
以Cr为界： 3d层电子数≤ 5时，合金元素为缩小γ相区元素； 3d层电子数≥ 5时，合金元素为扩大γ相区元素。
各种元素在钢铁中的作用
各种元素在钢铁中的作用钢是一种合金，主要由铁、碳和其他合金元素组成。
这些合金元素在钢中起着不同的作用，以下是一些常见的合金元素及其作用：1.碳（C）：碳是钢中最重要的合金元素之一，它能够提高钢的硬度和强度。
高碳钢含碳量超过0.6%，通常用于制造刀具和机械零件。
中碳钢常用于制造车轴、齿轮等。
低碳钢含碳量少于0.3%，其韧性较好，常用于制造汽车结构部件等。
2.硅（Si）：硅用于降低钢的液相温度和粘度，促进钢的液相区域扩大。
它还能提高钢的强度和耐磨性。
硅常用于制造电力设备、变压器等。
3.锰（Mn）：锰能够提高钢的韧性和延展性，并抑制高温下的晶界腐蚀。
锰常用于制造桥梁、建筑结构等。
4.磷（P）：磷用于提高低碳钢的强度和硬度，但过高的磷含量会降低钢的可焊性。
因此，磷含量应控制在一定范围内。
5.硫（S）：硫能够提高钢的切削性能和机械加工性能。
但高硫含量的钢会降低钢的可焊性和韧性，同时还容易形成疏松铸态组织。
6.铬（Cr）：铬是不锈钢的主要合金元素之一，它能够提高钢的耐蚀性和耐磨性。
铬还能提高钢的强度和硬度，常用于制造压力容器、船舶等。
7.镍（Ni）：镍能够提高钢的韧性和抗冲击性能。
它还能提高钢的耐高温性能，因此常用于制造汽车发动机、航空发动机等。
8.钼（Mo）：钼能够提高钢的硬度和强度，同时还能提高钢的耐腐蚀性能。
它常用于制造汽车结构部件、涡轮发动机等。
9.钒（V）：钒能够提高钢的强度和硬度，同时还能提高钢的耐热性能。
钒主要用于制造高速切削工具、齿轮等。
总而言之，钢中各种合金元素的添加能够改善钢的机械性能、耐磨性、耐腐蚀性和热处理性能等。
通过适当调整合金元素的含量，可以生产出满足不同工程要求的各类钢材。
合金元素在钢铁中的存在形式及其影响
合金元素在钢铁中的存在形式及其影响合金元素是指将两种或两种以上的金属或非金属加入到钢铁中，以改变钢铁的特性和性能。
在钢铁中的合金元素存在形式主要有溶解形式和沉淀形式两种，不同的存在形式会对钢铁的组织结构、力学性能、耐热性、耐腐蚀性等方面产生影响。
首先，合金元素的存在形式对钢铁的组织结构具有重要影响。
合金元素在钢中的溶解形式可以使钢铁具有均匀的组织结构。
例如，镍等元素可以在钢中溶解，使得钢铁具有面心立方的组织结构，提高钢铁的延展性和韧性。
另一方面，合金元素的沉淀形式会形成钢中的非均匀相，如碳化物、硫化物和氧化物等。
这些非均匀相可以改变钢铁的硬度、强度和韧性等力学性能。
其次，合金元素的存在形式对钢铁的力学性能产生直接影响。
溶解在钢中的合金元素可以通过固溶强化作用，增加钢的抗拉强度和硬度。
例如，铬元素可以增加钢的抗氧化性和耐腐蚀性，钼元素可以提高钢的抗拉强度和耐蚀性。
沉淀在钢中的合金元素则可以通过位错阻力和弹性应变能的杂化作用，提高钢的屈服强度和韧性。
此外，合金元素的存在形式还对钢铁的耐热性和耐腐蚀性产生影响。
合金元素的溶解形式可以提高钢的耐高温性能和耐腐蚀性。
例如，钼元素可以提高钢铁的耐高温性能和耐腐蚀性，镍元素可以增加钢铁的耐腐蚀性和抗应力腐蚀性能。
另外，合金元素的存在形式还可以影响钢铁的加工性能。
合金元素的沉淀形式会对钢铁的加工硬化率、红脆倾向以及可焊性产生影响。
沉淀相的形成会使钢的加工硬化率增加，加工性能降低。
而合金元素的溶解形式可以通过调整钢铁的化学成分，改善钢铁的可焊性。
综上所述，合金元素在钢铁中的存在形式及其影响是多方面的，主要包括对钢铁的组织结构、力学性能、耐热性、耐腐蚀性和加工性能等方面产生影响。
合金元素的选择和调控可以通过合理设计钢铁的成分，以满足不同场合对钢铁性能的需求。
合金钢中各元素作用及牌号
合金钢各元素的作用及牌号碳钢是经热处理后又良好的力学性能，且冶金工艺简单，压力加工和机加工性能好，价格低廉，是工业生产中应用最广的金属材料。
但存在淬透性低、不能用于大型结构件、不能在高温、低温、腐蚀性等特殊环境使用的缺点。
为此，人们在碳钢的基础上特意加入某些合金元素，以弥补碳钢的不足。
这些钢称为合金钢。
1合金钢按照合金元素总含量（质量分数）分类(1) 低合金钢<5%；(2) 中合金钢5%~10%；(3) 高合金钢>10%。
1. 合金元素在钢中的存在形式常用合金元素Cr, Mn, Ni, Co, Cu, Si, Al, B, W, Mo, V, Ti, Nb,Zr, RE合金元素在钢中的存在形式：(1) 固溶体固溶于奥氏体，铁素体，渗碳体；(2) 碳化物与碳形成特殊碳化物；(3) 金属间化合物与铁或其它合金元素形成金属间。
首先我来看合金元素在钢中的作用。
常用合金元素包括Cr, Mn, Ni, Co, 稀土等。
它们在钢中存在如下形式，一是固溶于奥氏体、铁素体以及渗碳体，二是与钢中的碳形成特殊碳化物，三是与铁或其它合金元素形成金属间混合物。
不同的形式将对合金性能起不同作用。
2. 合金元素在钢中的作用1) 合金元素改善钢的热处理工艺性能：大多数合金元素都会减缓钢在加热、冷却及回火时的组织转变。
(1) 细化奥氏体晶粒加热时阻碍奥氏体晶粒长大（除了Mn）；(2) 提高淬透性冷却时阻碍过冷奥氏体转变（除了Co、Al）；(3) 提高回火抗力，产生二次硬化，防止高温回火脆性。
回火抗力是指淬硬钢在回火过程中抵抗硬度下降的能力首先，合金元素的加入，往往能够能够改善钢的热处理工艺性能，这是因为大多数合金元素，在钢中不论以固溶态还是以化合物存在，一般都会减缓钢在加热、冷却及回火时的组织转变，因而会在热处理加热时，细化奥氏体晶粒，冷却时提高淬透性，回火时提高回火抗力或回火稳定性，并防止高温回火脆性。
2. 合金元素在钢中的作用2) 合金元素提高钢的强度：(1) 固溶强化固溶于基体中，产生晶格畸变，阻碍位错运动；(2) 第二相强化固溶于渗碳体，提高其稳定性。
钢铁材料中的八大元素
钢铁材料中的八大元素钢铁材料中的八大元素包括碳（C）、硅（Si）、锰（Mn）、磷（P）、硫（S）、铁（Fe）、氮（N）、氧（O）。
这些元素在钢铁材料中的作用和影响如下：1.碳（C）：是钢铁中最重要的合金元素之一，它显著影响钢的强度、硬度和塑性。
碳含量的增加可以提高钢材的强度，但同时会降低其塑性和韧性，尤其是低温冲击韧性。
建筑用钢的含碳量通常要求在0.22%以下。
2.硅（Si）：作为脱氧剂加入普通碳素钢中，适量的硅可以提高钢材的强度，对塑性、冲击韧性等无显著不良影响。
但含量过高会降低钢材的塑性、冲击韧性和可焊性。
3.锰（Mn）：是一种弱脱氧剂，能够提高钢材的强度和耐磨性，同时也能改善钢材的韧性。
锰在钢中还能与硫形成硫化锰，从而减少硫的有害影响。
4.磷（P）：通常被视为有害元素，因为它会增加钢的冷脆性，降低其冲击韧性。
然而，在某些特定类型的钢中，磷可以用来提高强度。
5.硫（S）：也是一种有害元素，它会降低钢材的焊接性和耐腐蚀性，增加热脆性。
在炼钢过程中应尽量降低硫的含量。
6.铁（Fe）：是钢的基本元素，普通碳素钢中约占99%。
铁是构成钢铁材料的主要成份。
7.氮（N）：在钢中通常被视为有害元素，因为它会降低钢材的塑性和韧性，尤其是在铝脱氧的镇静钢中。
然而，适量的氮可以作为合金元素提高钢的强度。
8.氧（O）：在钢中也是有害元素，它会降低钢材的力学性能，尤其是冲击韧性。
炼钢过程中会采取措施减少氧的含量。
这些元素的存在和比例决定了钢铁材料的微观组织和相结构，进而影响了钢铁的宏观性能，如强度、硬度、塑性、韧性等。
通过调整这些元素的含量，可以制造出满足不同需求的钢铁产品。
钢铁化学成分表
钢铁化学成分表简介钢铁是广泛使用的金属材料之一，其化学成分对其性能具有重要影响。
钢铁的化学成分主要由碳（C）、硅（Si）、锰（Mn）、磷（P）、硫（S）以及铁（Fe）等元素组成。
这些元素的不同含量与钢铁的物理特性、机械性能和耐蚀性等密切相关。
元素含量以下是钢铁中常见元素的含量范围：1. 碳（C）：碳是钢铁中最重要的合金元素之一。
它的含量决定了钢铁的硬度和强度。
通常，含碳量在0.02%至0.25%之间的钢被称为低碳钢、中碳钢和高碳钢。
2. 硅（Si）：硅对钢铁的影响类似于碳，但是其效果较弱。
硅的存在可以增强钢铁的抗腐蚀性和减少热膨胀。
硅含量一般在0.15%至0.35%之间。
3. 锰（Mn）：锰是一种重要的合金元素，对钢铁的凝固过程和晶体结构具有重要作用。
锰的含量通常为0.30%至0.80%。
4. 磷（P）：磷的含量应控制在较低水平，以确保钢铁的可塑性和韧性。
磷含量通常不超过0.035%。
5. 硫（S）：硫是一种有害元素，会降低钢铁的可焊性和冲击韧性。
因此，硫含量应控制在低水平，一般不超过0.040%。
6. 铁（Fe）：铁是钢铁的主要组成元素，其含量通常是余量。
总结钢铁的化学成分对其物理和机械性能具有重要影响。
了解钢铁化学成分的含量范围，有助于我们合理选择和使用钢铁材料。
根据具体需求，我们可以根据钢铁的化学成分进行合金化和淬火处理，以获得所需的材料特性。
同时，通过控制不同元素的含量，可以生产出适用于不同领域的特殊钢铁材料。
以上是钢铁化学成分表的介绍，希望对您有所帮助。
---。
钢材元素含量和HRC图表
钢材元素含量和HRC图表钢材图表碳（C）铬（Cr）钴（Co）铜（Cu）锰（Mn）钼（Mo）镍（Ni）磷（P）硅（Si）硫（S）钨（W）钒（V）0.0352-56420420V/2.30/14.00*/1.00*9.00/56-58CPM120C*/0.35*/0.35*/54-56HITACHISHIROGAMI碳(C)1.提高刀刃抗变形能力和抗张强度2.增强硬度，提高抗磨损能力铬(Cr)1.增强硬度，抗张强度和韧性2.防磨损和腐蚀钴(Co)1.增大硬度和力度，使之可以承受高温淬火2.在更复杂的合金中用来加强其他元素的某些个体特性铜(Cu)1.增强抗腐蚀能力2.增强抗磨损能力锰(Mn)1.增大可淬性，抗磨损力和抗张强度2.从熔化的金属中以分离氧化和分离汽化作用带走氧3.大量加入时，增强硬度，但提高脆性钼(Mo)1.增强力度，硬度，可淬性和韧性2.改善机械加工性和抗腐蚀能力镍(Ni)1.增强力度，硬度和抗腐蚀能力磷(P)1.增强力度，机械加工性和硬度2.浓度过大时易脆裂硅(Si)1.增强延展性2.增大抗张强度3.从熔化的金属中以分离氧化和分离汽化作用带走氧硫(S)1.少量使用可改善机械加工性钨(W)1.增大力度，硬度和韧性钒(V)1.增大力度，硬度和抗震能力2.防止产生颗粒钢铁中微量金属元素的作用：--------------------------------------1、磷（P）：使钢产生冷脆和降低钢的冲击韧性；但可改善钢的切削性能。
2、硅（Si）：能增加钢的强度、弹性、耐热、耐酸性及电阻系数等。
冶炼中的脱氧剂能增加钢的过热和脱碳敏感性。
3、锰（Mm）：能提高钢的强度和硬度及耐磨性。
冶炼时的脱氧剂和脱硫剂。
4、铬（Cr）：能增加钢的机械性能和耐磨性，可增大钢的淬火度和淬火后的变形能力。
同时又可增加钢的硬度、弹性、抗磁力和抗强力，增加钢的耐蚀性和耐热性等。
5、镍（Ni）：可以提高钢的强度、韧性、耐热性、防腐性、抗酸性、导磁性等。
1.钢铁中的合金元素
Chapter 1 钢铁中的合金元素几个基本概念合金元素：特别添加到钢中为了保证获得所要求的组织结构、物理、化学和机械性能的化学元素。
杂质：冶炼时由原材料以及冶炼方法、工艺操作而带入的化学元素。
碳钢：含碳量在0.0218-2.11%范围内的铁碳合金。
合金钢：在碳钢基础上加入一定量合金元素的钢。
低合金钢：一般指合金元素总含量小于或等于5%的钢。
中合金钢：一般指合金元素总含量在5～10%范围内的钢。
高合金钢：一般指合金元素总含量超过10%的钢。
微合金钢：合金元素(如V,Nb,Ti,Zr,B)含量小于或等于0.1%，而能显著影响组织和性能的钢。
1.1 碳钢概论一、碳钢中的常存杂质（1）1.锰（Mn ）和硅（Si ）：炼钢过程中随脱氧剂或者由生铁残存而进入钢中的。
Mn：在碳钢中的含量一般小于0.8%。
可固溶，也可形成高熔点MnS（1600℃）夹杂物。
MnS 在高温下具有一定的塑性，不会使钢发生热脆，加工后硫化锰呈条状沿轧向分布。
Si：在钢中的含量通常小于0.5%。
可固溶，也可形成SiO2夹杂物。
Mn和Si是有益杂质，但夹杂物MnS、SiO2将使钢的疲劳强度和塑、韧性下降。
2．硫（S）和磷（P）S：在固态铁中的溶解度极小，S和Fe能形成FeS，并易于形成低熔点共晶。
发生热脆(裂)。
P：可固溶于α-铁，但剧烈地降低钢的韧性，特别是低温韧性，称为冷脆。
磷可以提高钢在大气中的抗腐蚀性能。
S和P是有害杂质，但可以改善钢的切削加工性能。
3．氮（N）、氢（H）、氧（O）N：在α-铁中可溶解，含过饱和N的钢经受冷变形后析出氮化物—机械时效或应变时效。
N 可以与钒、钛、铌等形成稳定的氮化物，有细化晶粒和沉淀强化。
H：在钢中和应力的联合作用将引起金属材料产生氢脆。
O：在钢中形成硅酸盐2MnO•SiO2、MnO•SiO2或复合氧化物MgO•Al2O3、MnO•Al2O3。
N、H、O是有害杂质。
二、碳钢的分类（1）1．按钢中的碳含量（1）按Fe-Fe3C相图分类亚共析钢：0.0218%≤wc≤0.77% 共析钢：wc =0.77% 过共析钢：0.77%＜wc≤2.11% （2）按钢中碳含量的多少分类低碳钢：wc ≤0.25% 中碳钢：0.25%＜wc≤0.6% 高碳钢：wc＞0.6%2．按钢的质量（品质），碳钢可分为（1）普通碳素钢：wS≤0.05%，wP≤0.045%（2）优质碳素钢：wS≤0.035%，wP≤0.035% （3）高级优质碳素钢：wS≤0.02%，wP≤0.03% （4）特级优质碳素钢：wS≤0.015%，wP≤0.025%。
合金结构钢中的合金元素量
合金结构钢中的合金元素量
合金结构钢是一种含有合金元素的钢铁材料，其合金元素的含量可以根据不同的合金钢种类和用途而有所不同。
一般来说，合金结构钢中的合金元素可以包括钼（Mo）、铬（Cr）、镍（Ni）、钒（V）、锰（Mn）、硅（Si）等。
这些合金元素的含量会根据具体的合金配方和钢材标准而有所差异。
钢材中的合金元素主要是为了改善钢的力学性能、耐磨性、耐腐蚀性等特性。
例如，加入钼可以提高钢的强度和硬度；铬可以增加钢的耐腐蚀性和耐磨性；镍可以提高钢的塑性和韧性。
因此，合金结构钢中的合金元素含量的确定需要根据具体的设计要求和性能指标来进行调配。
在一般情况下，合金结构钢中合金元素的含量一般在1%以下，具体含量会根据不同的牌号和标准有所不同。
例如，一些高强度合金结构钢中，钼的含量可能会达到1%以上，而一般的碳钢中合金元素的含量相对较低。
总的来说，合金结构钢中的合金元素含量是根据钢材的设计要
求和性能指标来确定的，不同的合金元素对钢材的性能影响也各有不同，因此具体的含量需要根据具体的材料要求来确定。
4140化学成分标准
4140化学成分标准
一、碳（C）含量
4140合金的碳含量通常在0.37-0.42%之间。
碳是合金中的主要元素之一，它对于合金的强度和韧性有重要影响。
通过调整碳的含量，可以改变合金的力学性能，以满足不同应用的要求。
二、铬（Cr）含量
4140合金中的铬含量通常在1.05-1.15%之间。
铬是一种重要的合金元素，可以提高合金的耐腐蚀性和耐磨性。
同时，铬还可以提高合金的硬度和强度。
三、锰（Mn）含量
4140合金中的锰含量通常在0.6-0.9%之间。
锰可以提高合金的强度和韧性，同时还可以降低合金的脆性。
四、硅（Si）含量
4140合金中的硅含量通常在0.2-0.4%之间。
硅可以提高合金的强度和硬度，同时还可以改善合金的加工性能。
五、钼（Mo）含量
4140合金中的钼含量通常在0.15-0.25%之间。
钼可以提高合金的耐腐蚀性和耐磨性，同时还可以改善合金的切削性能。
总之，4140合金的化学成分标准是经过精心设计和调整的，以确保合金具有优异的力学性能、耐腐蚀性和耐磨性等特性。
钢中的合金元素
晶体点阵因素：相同晶体点阵容易互溶
溶质偏聚
CS C0 exp(U / RT )
晶格畸变能ΔU总是正值 溶质与基体的原子尺寸差是造成溶质元素在基体 点阵产生晶格畸变的主要原因 基体中缺陷处的原子排列混乱程度将明显影响溶 质偏聚程度，故不同缺陷处的溶质偏聚程度将不 相同 对非金属溶质元素来说，除了原子尺寸差别的影 响外，其化学键的特性将造成基体晶格畸变的非 对称性
扩大γ相区相图
δ
A4
温 度
A3
γ
A1 α
Fe
扩大γ相区相图的特点
合金元素在γ-Fe中有限固溶，当合金元素含 量超过溶解度限时，则将出现石墨、ε-铜等 单质相或Fe3C、Fe4N等化合物相。 低于Α3温度的A1温度出现共析相变：γ→α＋ 第二相，该温度下合金元素在γ-Fe中的固溶 度大于在α-Fe中的固溶度 γ相区的右端点一般连接一共晶相变
Fe-C合金
钢铁材料实质上是Fe-C合金 Fe-C合金发现的偶然性 C的间隙固溶强化的经济有效性 C形成各种碳化物（最典型的是Fe3C） C的加入使铁的固态相变复杂多变，由此导 致钢的性能变化范围大幅度扩大 热处理技术的发展
成分与相
合金元素加入后，使钢的基体化学成分发生变 化，同时还会产生新相 具有在一定程度内变化的化学成分、具有不同 的晶体结构因而不同性能和性质、用相界面与 其他相分隔的部分物质被称为相 成分分析，元素与含量 相分析，晶体结构（衍射晶面间距）与量（衍 射强度）和尺寸 组织分析，形貌（成分与相相同时有可能形貌 不同，如珠光体、索氏体、托氏体）
钢中第二相种类
碳化物 氮化物 硼化物 金属间化合物 非金属化合物（夹杂物） 单质如铜、石墨
钢铁合金元素作用
钢铁合金元素作用钢铁合金是由铁和其他合金元素混合而成的材料，其中合金元素的添加对钢铁的性能和特性起到重要作用。
下面将介绍一些常见的合金元素及其在钢铁中的作用。
1. 碳(C)：碳是钢铁中最常见的合金元素，通常以含碳量来区分钢和铁。
碳的添加可以提高钢铁的硬度和强度，增强其耐磨性和耐腐蚀性。
高碳钢具有更高的硬度，但也更脆，适用于制作刀具等需要高硬度的产品。
低碳钢则具有较高的韧性和可塑性，适用于制作焊接零件和冲压件等。
2. 铬(Cr)：铬的添加可以提高钢铁的耐腐蚀性能，形成一层致密的氧化铬膜，防止钢铁表面进一步被氧化。
铬还可以增加钢铁的硬度和强度，提高耐磨性。
不锈钢中含有较高比例的铬，具有良好的耐腐蚀性和美观度，广泛应用于制作厨具、建筑材料等。
3. 钼(Mo)：钼的加入可以提高钢铁的硬度和强度，使其具有更好的耐高温性能。
钼合金钢常用于制作高温设备和工具，如航空发动机零件、切削工具等。
4. 锰(Mn)：锰的添加可以提高钢铁的强度和硬度，同时还可以改善钢铁的可塑性和耐磨性。
锰合金钢广泛应用于制作高强度的建筑结构、铁路轨道和汽车零部件等。
5. 钼(Mo)：钼的添加可以提高钢铁的耐腐蚀性和耐高温性能，使其适用于制作化工设备、核电设备等特殊环境下的工件。
6. 镍(Ni)：镍的加入可以提高钢铁的耐腐蚀性和耐热性能，同时还能增加钢铁的韧性和可塑性。
镍合金钢被广泛应用于制作海洋设备、化工设备和核电设备等。
7. 钛(Ti)：钛的添加可以提高钢铁的强度和硬度，同时还可以改善钢铁的耐磨性和耐蚀性。
钛合金钢常用于制作航空航天器件、汽车零部件和医疗器械等。
除了以上提到的合金元素，还有很多其他的合金元素对钢铁的性能起到重要作用，如钒、铌、铝等。
不同的合金元素的添加会使钢铁具有不同的特性，可以满足不同领域的需求。
总结起来，钢铁合金元素的作用是多种多样的，通过合理的添加和控制，可以调整钢铁的硬度、强度、韧性、耐磨性、耐蚀性、耐高温性能等特性，以满足各种不同工程和产品的要求。
scm420h的标准
scm420h的标准SCM420H是一种国际标准钢材，主要用于制造机械零部件。
它是SCM420钢的一个变种，通过添加合适的合金元素，提高了其强度和耐热性能。
下面将详细介绍SCM420H的标准。
SCM420H的化学成分主要包括碳（C）、硅（Si）、锰（Mn）、磷（P）、硫（S）、铬（Cr）和钼（Mo）。
其中，碳的含量在0.17-0.23%之间，硅的含量在0.15-0.35%之间，锰的含量在0.40-0.70%之间，磷和硫的含量分别不超过0.030%和0.035%，铬的含量在0.90-1.20%之间，钼的含量在0.15-0.30%之间。
此外，SCM420H还可以根据用户的要求进行适当调整。
SCM420H的力学性能包括屈服强度、抗拉强度、延伸率和冲击韧性等指标。
根据标准规定，SCM420H的屈服强度应不低于420MPa，抗拉强度应不低于620MPa，延伸率应不低于15%。
此外，SCM420H的冲击韧性在不同温度下也有要求，例如在室温下，冲击韧性应不低于55J/cm2。
SCM420H的热处理工艺主要包括淬火和回火。
在淬火过程中，加热至适当温度后，迅速冷却以获得高硬度和高强度。
随后，进行回火处理，通过加热至适当温度后冷却，以降低硬度，提高韧性和可加工性。
热处理过程对于SCM420H的性能具有重要影响，正确的热处理可以使钢材达到预期的力学性能。
SCM420H的标准还包括理化性能的检测方法。
例如，对于化学成分的测试，可以采用光谱法、化学分析法等方法进行分析。
屈服强度、抗拉强度、延伸率和硬度等力学性能可以通过万能试验机、拉力试验机和硬度计等设备进行检测。
此外，冲击韧性可以通过冲击试验机进行测试。
在应用方面，SCM420H广泛用于制造各种机械零部件，如轴承、齿轮、链条、销轴等。
具有较高的强度和硬度，能够承受较大的载荷和冲击，同时保持良好的可加工性。
总结起来，SCM420H是一种具有较高强度和耐热性能的钢材，通过特定的合金调配和热处理工艺，可以满足不同应用领域的需求。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
复习题： 1、奥氏体形成元素与铁素体形成元素的概念？
2、为什么要用碳、氮元素来改性表面的性能？渗碳 的具体工艺是什么？
第二节 合金元素与钢中晶体缺陷的相互作用
1、合金元素的分布
合金中的晶体缺陷有晶界、相界、亚晶界及位错 等，这些晶体缺陷区有较高的能量； 合金元素和杂质元素溶于合金后，将与这些晶体 缺陷产生相互作用。溶质原子与晶界结合，形成晶 界偏聚；溶质原子与位错结合，形成柯垂耳气团； 因此，溶质元素在合金中有时虽然极微，但因与 晶体缺陷的交互作用，使其在缺陷区富集到很高浓 度，从而对合金的组织和性能产生巨大的影响；
第一节 铁基固溶体
背景
910℃
1390℃
-Fe
A3
-Fe
A4
-Fe
铁在加热和冷却过程中产生上述的多型性转变；钢 中的合金元素对α-Fe、γ-Fe和δ-Fe的相对稳定 性及多型性转变温度A3和A4都有极大的关系。 奥氏体形成元素：合金元素中，在γ-Fe中有较 大溶解度并能稳定γ-Fe的元素；
强碳化物形成元素:由于它们在奥氏体中的扩散系 数远小于C，因此，合金元素本身的扩散是转变的关键， 通过推迟碳化物的形核和长大，来推迟相变； 中强碳化物形成元素：由于相同的原因，推迟碳化 物的形核与长大；另外，增强固溶体原子之间的结合 （推迟γ→α）；因此，推迟相变； 弱碳化物形成元素：推迟含Mn渗碳体的形核与长大； 另外也推迟γ→α； Ni增强固溶体原子之间的作用力，推迟γ→α；Co 加速γ→α；Si与Al不溶于渗碳体，推迟渗碳体的形 核与长大；
思考题： 1、奥氏体形成元素与铁素体形成元素的概念？
2、请分析合金元素加入到钢中后它们的去向?以及分 析它们的可能作用?
第三节 钢铁中的碳化物和氮化物
1、背景 举例：七十年代，在国外开发成功的微合金钢（High Strength Low Alloy, HSLA, Microalloyed Steel)， 就是在普通碳钢的基础上，添加微合金元素钛、铌、 钒等元素，然后与控制轧制控制冷却工艺结合起来； 利用这些元素与碳、氮的强烈作用，形成这些元素的 碳氮化物，这些碳氮化物一方面起到沉淀强化，另一方 面能细化晶粒； 使之成为一类高效能的钢铁； 碳化物和氮化物是钢铁中的重要组成相，其类型、成 分、数量、尺寸大小、形状及分布对钢铁的性能有极重 要的影响。
开启γ相区类 型Fe-M相图 ： 如锰、钴和 镍
Fe-Ni相图
2）扩大γ相区：如碳、氮和铜，它们使γ相区扩大， 但与γ-Fe有限溶解。
其中碳和氮与铁形成间隙固溶体，铜与铁形成 代位固溶体。这类相图如下图。 （2）使A3温度升高，A4温度下降
这类是缩小γ-相区的铁素体形成元素。它包括 下列两种情况：
强碳化物形成元素组成的稳定碳化物，如TiC、 NbC、VC，只有在高温下才溶于奥氏体； 碳化物形成元素可提高碳在奥氏体中的扩散激活 能，对奥氏体形成有一定阻碍作用。
当奥氏体转变完成后，还有一个合金元素和碳的均 匀化过程。由于合金元素扩散慢，可以提高淬火温 度或延长保温时间来达到成分均匀化。这也是提高 合金钢淬透性的有效方法。 3、合金元素对奥氏体晶粒长大的影响 控制奥氏体的晶粒度对改善合金钢的强韧性至关重 要。钢中奥氏体晶粒长大的驱动力是系统界面能的 减小(具体是，晶界两侧晶粒的表面自由能差)。晶界 移动依靠晶界原子的扩散。 1）钢中促进奥氏体晶粒长大的元素有碳、磷、锰（高 碳时） 碳和磷在奥氏体晶界偏聚降低了晶界铁原子的自扩 散激活能；
温度能影响溶质在晶界的偏聚浓度。从公式看， 温度越低，晶界的偏聚浓度越高。但晶界偏聚是一 个扩散过程，只有在溶质原子能扩散的温度范围才 能发生，并需要一定时间才能达到该温度下溶质的 晶界平衡偏聚浓度。
不同原子的扩散激活能不一样：氢原子在0℃以下 就可以显著扩散；碳、氮原子需要在室温附近才产 生晶界偏聚；磷原子在350℃以上，等等。 第一种溶质元素的晶界偏聚还受到第二种溶质元 素的影响。第一种是各晶界偏聚元素间的晶界位置 的竞争作用，E大，优先偏聚。第二种影响晶界偏 聚速度；第三种是互相促进，发生共偏聚。
Fe-Si电工钢；
IF钢汽车钢板，有很好的深冲性能等；
结论：这些钢种都是铁基合金，但由于加入不同合 金元素，所表现出来的性能很不相同。
我们在《物理化学》基础课程中已经学习了 二元相图的知识，由于元素与元素的相互作用， 改变了体系中各相的稳定性，并产生了许多新 的相； 以Fe—C二元相图为例，铁中由于加入了C元 素，产生了新相，形成了不同的组织，从而钢 铁材料也具有一系列不同的性能；
思考题 1、如何理解金属的塑性变形与强化这对概念？ 金属材料的强化思路？ 2、固溶强化的原因？ 3、应变强化的原因？ 4、分散强化的原因？ 5、细晶强化的原因？
第四章 铁中的合金元素
背景
Fe—Cr—Al耐热合金作为发热体，要有一定的电阻 以及高温抗氧化性； 18—8奥氏体不锈钢，要求对许多介质有很好的耐蚀 性；
2、合金元素对过冷奥氏体转变的影响集中反映在对过 冷奥氏体转变动力学曲线位置 在碳钢中由于珠光体和贝氏体的最大转变速度温度 极为接近，故在过冷奥氏体转变动力学曲线上只画 出一个C曲线。但不同的合金元素对这些转变有着 不同的影响: 1）过冷奥氏体的先共析铁素体转变 先共析铁素体转变是一个典型的扩散性的形核和长 大的过程，铁素体中碳量近于平衡态（0.02wt%）， 因此，相变时，首先进行碳的扩散 ； 由于碳化物形成元素降低碳在奥氏体中的扩散系数， 因而显著推迟先共析铁素体的转变；
如晶界强化、晶界脆化、晶界腐蚀等。举一例子： 磷的脆性；硼提高钢的淬透性。 2、合金元素与缺陷的相互作用 产生晶界偏聚和柯垂耳气团的主要原因是溶质原子 与基体原子的弹性作用；
溶质原子在完整晶体内引起的畸变能高，因此，比 基体原子大或小的溶质原子将从晶内迁移到晶界、相 界和位错等处，从整个系统的能量来说是有利的；
锰是加强了碳促进奥氏体晶粒长大的作用。
2）铝、钛、铌、钒等元素在钢中能形成稳定的氮化 物、碳氮化物、氮化物，弥散质点钉扎奥氏体 晶界，阻碍其晶粒长大（原因是原有的晶界面 被颗粒与奥氏体的相界面所代替，减少了晶界 面）。 第五节 合金元素对过冷奥氏体转变的影响 1、合金元素对过冷奥氏体转变的影响，首先表现在 对临界点的影响： 奥氏体形成元素降低Ar3点，使转变温度降低， 过冷度减小，转变的驱动力减小； 铁素体形成元素则相反。
非碳化物形成元素的影响较小； 总结：合金元素影响这个转变是通过对碳的扩散的影 响来进行的； 硼(B)元素影响的机理是例外，它是界面吸附元素。 2) 过冷奥氏体的珠光体转变 除Co外，合金元素推迟珠光体相变，但机理和程度 有所不同，可以从强碳化物形成元素（Ti、Nb、 V）——中强碳化物形成元素(W、Mo、Cr)——弱碳 化物形成元素(Mn)——非碳化物形成元素（Si、Al、 Ni、Co）来分析原因。
合金元素Mn对 共析成份点的 含碳量和温度 的变化:
共析的碳成 分变小;
温度降低。
合金元素 Mo对共析 成份点的含 碳量和温度 的变化： 碳成分变 小；
温度增高。
各种合金 元素含量 与共析碳 质量分数 的关系如 右图。
常见合 金元素 对共析 温度的 变化
2、合金元素对奥氏体形成的影响 1）当加热温度高于Ac1时，奥氏体是通过碳化物溶解 及α→γ扩散多型性转变形成的； 2）奥氏体量的增长依赖于碳化物的溶解、碳和铁原 子的扩散； 3）合金元素对碳化物的稳定性及碳在奥氏体中扩散 的影响，直接控制着奥氏体的形成速度：
所以，这种偏聚过程是自发进行的。
3、Mclean导出了晶界区的溶质偏聚浓度公式
E c g c0 exp( ) RT
Cg：表示晶界区的溶质偏聚浓度； C0：为溶质在基体晶内的浓度； E：为溶质在晶内和晶界区引起畸变能之差，即晶界 偏聚的驱动力。 影响晶界偏聚的因素： 溶质元素引起的E。E为正值。溶质原子与基体原子 的原子半径差别越大，E值越大，其晶界偏聚富集系 数也越高。
铁素体形成元素：在α-Fe中有较大溶解度并使γFe不稳定的元素； 根据它们对铁多型性转变的影响，分为两大类： (1)使A3温度下降，A4温度升高，这类元素是扩 大γ相区的奥氏体形成元素。它们分两类： 1）开启γ相区： 如锰、钴和镍，它们的原子尺寸、晶体结构、电 负性等与铁相似，可与γ-Fe无限固溶，使δ和α相 区缩小，这种类型的相图如下图。
碳化物中只有Ti、Zr、V、Nb、Mo、W等具有简单 密排结构； Cr、Mn、Fe等具有复杂密排结构。 5、碳化物与氮化物之间可以相互溶解，形成碳氮化 物 6、碳化物和氮化物具有高硬度和高熔点等
第四节 合金元素对钢加热时转变的影响 合金钢加热时的转变包括：1) γ相的形成；2) 碳化 物和铁素体的溶解；3) γ相中碳和合金元素的均匀化； 4) 奥氏体γ晶粒长大。 1、合金元素对共析点含碳量与温度的关系
硼(B)是内吸附元素，在晶界偏聚，降低晶界的能 量，从而降低在晶界上的形核。 3）过冷奥氏体的贝氏体转变 在一般情况下，除了Co能加速贝氏体的形成外； C、Mn、Cr、Ni、Si、Mo、W、V、Cu和B都延缓 贝氏体的形成；
其中以C、Mn、Cr、Ni最为明显。
4）用四个图来总结：
合金元素的定义：在碳钢中有意地加入一种 或几种合金元素,使钢的使用性能或工艺性能得 以改善提高.
常见的合金元素
目前钢铁中常用的合金元素有十几个， 分属于元素周期表中的不同周期： 第二周期：B、C、N 第三周期：Al、Si、P、S 第四周期：Ti、V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu 第五周期：Nb、Mo 第六周期：W
1）封闭γ相区：这类元素是A3温度升高，A4温度 下降，并在一定浓度处汇合，在相图上形成γ圈。
Fe-C相图是这 种情况
2）缩小γ相区：这类元素与封闭γ相区元素相似， 但由于出现了金属间化合物，破坏了γ圈。如硼、铌、 硫等。