合金元素與鐵、碳的相互作用

合金元素加入鋼中后，主要以三種形式存在鋼中。即：與鐵形成固溶體；與碳形成碳化物；在高合金鋼中還可能形成金屬間化合物。

1.溶于鐵中

幾乎所有的合金元素（除Pb外）都可溶入鐵中，形成合金鐵素體或合金奧氏體，按其對α-Fe或γ-Fe的作用，可將合金元素分為擴大奧氏體相區(qū)和縮小奧氏體相區(qū)兩大類。

擴大γ相區(qū)的元素—亦稱奧氏體穩(wěn)定化元素，主要是Mn、Ni、Co、C、N、Cu等，它們使A3點(γ-Feα-Fe的轉(zhuǎn)變點)下降，A4點(γ-Fe的轉(zhuǎn)變點)上升，從而擴大γ-相的存在范圍。其中Ni、Mn等加入到一定量后，可使γ相區(qū)擴大到室溫以下，使α相區(qū)消失，稱為完全擴大γ相區(qū)元素。另外一些元素(如C、N、Cu等)，雖然擴大γ相區(qū)，但不能擴大到室溫，故稱之為部分擴大γ相區(qū)的元素。

縮小γ相區(qū)元素——亦稱鐵素體穩(wěn)定化元素，主要有Cr、Mo、W、V、Ti、Al、Si、B、Nb、Zr等。它們使A3點上升，A4點下降(鉻除外，鉻含量小于7%時，A3點下降；大于7%后，A3點迅速上升)，從而縮小γ相區(qū)存在的范圍，使鐵素體穩(wěn)定區(qū)域擴大。按其作用不同可分為完全封閉γ相區(qū)的元素(如Cr、Mo、W、V、Ti、Al、Si等)和部分縮小γ相區(qū)的元素(如B、Nb、Zr等)。

2.形成碳化物

合金元素按其與鋼中碳的親和力的大小，可分為碳化物形成元素和非碳化物形成元素兩大類。

常見非碳化物形成元素有：Ni、Co、Cu、Si、Al、N、B等。它們基本上都溶于鐵素體和奧氏體中。常見碳化物形成元素有：Mn、Cr、W、V、Nb、Zr、Ti等(按形成的碳化物的穩(wěn)定性程度由弱到強的次序排列)，它們在鋼中一部分固溶于基體相中，一部分形成合金滲碳體，含量高時可形成新的合金碳化合物。