合金元素与铁、碳的相互作用

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合金元素加入钢中后，主要以三种形式存在钢中。即：与铁形成固溶体；与碳形成碳化物；在高合金钢中还可能形成金属间化合物。

1. 溶于铁中
几乎所有的合金元素除pb外都可溶入铁中, 形成合金铁素体或合金奥氏体, 按其对α-fe或γ-fe的作用, 可将合金元素分为扩大奥氏体相区和缩小奥氏体相区两大类。

扩大γ相区的元素—亦称奥氏体稳定化元素, 主要是mn、ni、co、c、n、cu等, 它们使a3点γ-fe α-fe的转变点下降, a4点 γ-fe的转变点上升, 从而扩大γ-相的存在范围。其中ni、mn等加入到一定量后, 可使γ相区扩大到室温以下, 使α相区消失, 称为完全扩大γ相区元素。另外一些元素如c、n、cu等, 虽然扩大γ相区, 但不能扩大到室温, 故称之为部分扩大γ相区的元素。

缩小γ相区元素——亦称铁素体稳定化元素, 主要有cr、mo、w、v、ti、al、si、b、nb、zr等。它们使a3点上升, a4点下降铬除外, 铬含量小于7%时, a3点下降; 大于7%后,a3点迅速上升, 从而缩小γ相区存在的范围, 使铁素体稳定区域扩大。按其作用不同可分为完全封闭γ相区的元素如cr、mo、w、v、ti、al、si等和部分缩小γ相区的元素如b、nb、zr等。
2. 形成碳化物合金元素按其与钢中碳的亲和力的大小, 可分为碳化物形成元素和非碳化物形成元素两大类。

常见非碳化物形成元素有：ni、co、cu、si、al、n、b等。它们基本上都溶于铁素体和奥氏体中。常见碳化物形成元素有：mn、cr、w、v、nb、zr、ti等按形成的碳化物的稳定性程度由弱到强的次序排列，它们在钢中一部分固溶于基体相中，一部分形成合金渗碳体, 含量高时可形成新的合金碳化合物。