为了革新和升高钢的某些功用和使之赢得某些非常功用而蓄志在锻炼进程中参加的元素称为合金元素。罕用的合金元素有铬，镍，钼，钨，钒，钛，铌，锆，钴，硅，锰，铝，铜，硼，稀土等。磷，硫，氮等在某些状况下也起到合金的效用。
(1)铬(Cr)
铬能添加钢的淬透性并有二次强硬的效用，可升高碳钢的硬度和耐磨性而不使钢变脆。含量超越12%时，使钢有优秀的高温抗氧化性和耐氧化性侵蚀的效用，还添加钢的热强性。铬为不锈钢耐酸钢及耐热钢的要紧合金元素。
铬能升高碳素钢轧制形态的强度和硬度，下降伸长率和断面压缩率。当铬含量超越15%时，强度和硬度将下落，伸长率和断面压缩率则响应地有所升高。含铬钢的零件经研磨简单赢得较高的表面加工品质。
铬在调质机关中的要紧效用是升高淬透性，使钢经淬火回火后具备较好的综协力学功用，在渗碳钢中还能够产生含铬的碳化物，进而升高材料表面的耐磨性。
含铬的弹簧钢在热解决时不易脱碳。铬能升高器械钢的耐磨性、硬度和红硬性，有优秀的回火平稳性。在电热合金中，铬能升高合金的抗氧化性、电阻和强度。
（2）镍（Ni）
镍在钢中加强铁素体并细化珠光体，总的功效是升高强度，对塑性的影响不显著。个别地讲，对不需调质解决而在轧钢、正火或退火形态欺诈的低碳钢，必定的含镍量能升高钢的强度而不显著下降其韧性。据统计，每添加1%的镍约可升高强度29.4Pa。跟着镍含量的添加，钢的顺从水平比抗拉强度升高的快，于是含镍钢的比可较普遍碳素钢高。镍在升高钢强度的同时，对钢的韧性、塑性以及其余工艺的功用的侵害较其余合金元素的影响小。关于中碳钢，由于镍下降珠光体改变温度，使珠光体变细；又由于镍下降共析点的含碳量，于是和类似的碳含量的碳素钢比，其珠光体数目较多，使含镍的珠光体铁素体钢的强度较类似碳含量的碳素钢高。反之，若使钢的强度类似，含镍钢的碳含量能够恰当下降，于是能使钢的韧性和塑性有所提。镍能够升高钢对疲倦的抗力和减小钢对缺口的敏锐性。镍下降钢的低温脆性改变温度，这对低温用钢有沉要害的意义。含镍3.5%的钢可在-℃时欺诈，含镍9%的钢则可在-℃时做事。镍不添加钢对蠕变的抗力，于是个别不做为热强钢的加强元素。
镍含量高的铁镍合金，其线胀系数随镍含量增减而显著改变，欺诈这一个性，能够打算和临盆具备极低或必定线胀系数的精细合金、双金属材料等。
别的，镍参加钢中不只本领酸，况且也能抗碱，对大气及盐都有抗蚀本事，镍是不锈耐酸钢中的要害元素之一。
（3）钼（Mo）
钼在钢中能升高淬透性和热强性，防备回火脆性，添加剩磁和矫顽力以及在某些介质中的抗蚀性。
在调质钢中，钼能使较大断面的零件淬深、淬透，升高钢的抗回火性或回火平稳性，使零件能够在较高温度下回火，进而更有用地消除（或下降）残剩应力，升高塑性。
在渗碳钢中钼除了具备上述效用外，还能在渗碳层中下降碳化物在晶界上产生接连网状的偏向，增加渗碳层中残留的奥氏体，相对地添加了表面层的耐磨性。
在锻模刚中，钼还能维持钢有对照平稳的硬度，添加对变形。开裂和磨损等的抗力。
在不锈耐酸钢中，钼能进一步升高对有机酸（如蚁酸、醋酸、草酸等）以及过氧化氢、硫酸、亚硫酸、硫酸盐、酸性染料、漂白粉液等的抗蚀性。分外是由于钼的参加，防备了氯离子的存在所产生的点侵蚀偏向。
含1%左右钼的W12Cr4V4Mo高速钢具备耐磨性、回火硬度和红硬性等。
（4）钨（W）
钨在钢中除产生碳化物外，部份地溶入铁中产生固溶体。其效用与钼宛如，按品质分数策画，个别功效不如钼显著。钨在钢中要紧样图是添加回火平稳性、红硬性、热强性以及由于产生碳化物而添加的耐磨性。于是它的要紧用于器械钢，如高速钢、热锻模具用钢等。
钨在优良弹簧钢中产生难熔碳化物，在较高温度回火时，能缓和碳化物的荟萃进程，维持较高的高温强度。钨还能够下降钢的过热敏锐性、添加淬透性和升高硬度。65SiMnWA弹簧钢热轧后空冷就具备很高的硬度，50mm2截面的弹簧钢在油中即能淬透，可做承担大负荷、耐热（不大于℃）、受打击的要害弹簧。30W4Cr2VA高强度耐热优良弹簧钢，具备大的淬透性，～1℃淬火，～℃回火后抗拉强度达～Pa。它要紧用于缔造在高温（不大于℃）前提下欺诈的弹簧。
由于钨的参加，能显著升高钢的耐磨性和切削性，以是，钨是合金器械钢的要紧元素。
（5）钒（V）
钒和碳、氨、氧有极强的亲和力，与之产生响应的平稳化合物。钒在钢中要紧以碳化物的大局存在。其要紧效用是细化钢的布局和晶粒，下降钢的强度和韧性。当在高温溶入固溶体时，添加淬透性；反之，如以碳化物大局存在时，下降淬透性。钒添加淬火钢的回火平稳性，并产生二次强硬效应。钢中的含钒量，除高速器械钢外，个别均不大于0.5%。
钒在普遍低碳合金钢中能细化晶粒，升高正火后的强度和顺从等到低温个性，革新钢的焊接功用。
钒在合金机关钢中由于在个别热解决前提下会下降淬透性，故在机关钢中常和锰、铬、钼以及钨等元素连结欺诈。钒在调质钢中主假如升高钢的强度和顺从比，细化晶粒，捡的过热敏锐性。在渗碳钢中因能细化晶粒，能够使钢在渗碳后直接淬火，不需二次淬火。
钒在弹簧钢和轴承钢中能升高强度和顺从比，分外是升高比例极限和弹性极限，下降热解决时脱碳敏锐性，进而升高了表面品质。五铬含钒的轴承钢，碳化弥漫度高，欺诈功用优秀。
钒在器械钢中细化晶粒，下降过热敏锐性，添加回火平稳性和耐磨性，进而拉长了器械的欺诈寿命。
（6）钛（Ti）
钛和氮、氧、碳都有极强的亲和力，与硫的亲和力比铁强。于是，它是一种优秀的脱氧去气剂和平稳氮和碳的有用元素。钛尽管是强碳化物产生元素，但不和其余元素连结产生复合化合物。碳化钛结协力强，平稳，不易分解，在钢中惟有加热到0℃以上才华迟缓地溶入固溶体中。在未溶入以前，碳化钛微粒有反对晶粒长大的效用。由于钛和碳之间的亲和力深切于铬和碳之间的亲和力，在不锈钢中罕用钛来平稳此中的碳以消除铬在晶界处的贫化，进而消除或削弱钢的晶间侵蚀。
钛也是强铁氧体产生元素之一，剧烈的升高了钢的A1和A3温度。钛在普遍低合金钢中能升高塑性和韧性。由于钛平稳了氮和硫并产生碳化钛，升高了钢的强度。经正火使晶粒细化，析出产生碳化物能够使钢的塑性和打击韧性赢得显著革新，含钛的合金机关钢，有优秀的力学功用和工艺功用，要紧缺陷是淬透性稍差。
在高铬不锈钢中常常需参加约5倍碳含量的钛，不只能升高钢的抗蚀性（主假如抗晶间侵蚀）和韧性；还能布局钢在高温时的晶粒长大偏向和革新钢的焊接功用。
（7）铌/钶（Nb/Cb）
铌与钶常和钽共生，它们在钢中的效用相近。铌和钽部份溶入固溶体，起固溶加强效用。溶入奥氏体时显著升高钢的淬透性。但以碳化物和氧化物微粒大局存在时，细化晶粒并下降钢的淬透性。它能添加钢的回火平稳性，有二次强硬效用。微量铌能够在不影响钢的塑性或韧性的状况下升高钢的强度。由于有细化晶粒的效用，能升高钢的打击韧性并下降其脆性改变温度。当含量大于碳的8倍时，险些能够平稳钢中统统的碳，使钢具备优秀的抗氢功用。在奥氏体钢中能够防备氧化介质对钢的晶间侵蚀。由于平稳碳和沉没强硬效用，能升高热强钢的高温功用，如蠕变强度等。
铌在修筑用普遍低合金钢中能升高顺从强度和打击韧性，下降脆性改变温度有利焊接功用。在渗碳及调质合金机关钢中在添加淬透性的同时。升高钢的韧性和低温功用。能下降低碳马氏体耐热不锈钢的空气强硬性，防备强硬回火脆性，升高蠕变强度。
（8）锆（Zr）
锆是强碳化物产生元素，它在钢中的效用与铌、钽、钒宛如。参加少许锆有脱气、净化和细化晶粒效用，有利于钢的低温功用，革新冲压功用，它罕用于缔造燃气鼓动机和弹道导弹机关欺诈的超高强度钢和镍基高温合金中。
（9）钴（Co）
钴多用于非常的钢和合金中，含钴的高速钢有高的高温硬度，与钼同时参加马氏体时效钢中能够赢得超高硬度和优秀综协力学功用。别的，钴在热强钢和磁性材猜中也是要害的合金元素。
钴下降钢的淬透性，于是，独自参加碳素钢中会下降调质后的综协力学功用。钴能加强铁素体，参加碳素钢中，在退火或正火形态下能升高钢的硬度、顺从点和抗拉强度，对伸长率和断面压缩率有不利的影响，打击韧性也跟着钴含量的添加而下降。由于钴具备抗氧化功用，在耐热钢和耐热合金中赢得运用。钴基合金燃气涡轮中更显示了它特有的效用。
（10）硅（Si）
硅能溶于铁素体和奥氏体中升高钢的硬度和强度，其效用仅次于磷，较锰、镍、铬、钨、钼、钒等元素强。但含硅量超越3%时，将显著下降钢的塑性和韧性。硅能升高钢的弹性极限、顺从强度和顺从比（σs/σb），以及疲倦强度和疲倦比（σ-1/σb）等。这是硅或硅锰钢可做为弹簧钢种的原因。
硅能下降钢的密度、热导率和电导率。能促进铁素体晶粒粗化，下降矫顽力。有减小晶体的各向异性偏向，使磁化简单，磁阻减小，可用来临盆电工用钢，以是硅钢片的磁妨碍花费较低。硅能升高铁素体的导磁率，使钢片在较弱磁场下有较高的磁感强度。但在强磁场下硅下降钢的磁感强度。硅因有强的脱氧力，进而增加了铁的磁时效效用。
含硅的钢在氧化氛围中加热时，表面将产生一层SiO2薄膜，进而升高钢在高温时的抗氧化性。
硅能促进铸钢中的柱状晶生长，下降塑性。硅钢若加热时冷却较快，由于热导率低，钢的内部和外部温差较大，于是断裂。
硅能下降钢的焊接功用。由于与氧的连系本事硅比铁强，在焊接时简单生成低熔点的硅酸盐，添加熔渣和熔化金属的活动性，引发喷溅局势，影响焊接品质。硅是优秀的脱氧剂。用铝脱氧时酌情加必定量的硅，能显著升高率的脱氧性。硅在钢中向来就有必定的残剩，这是由于炼铁炼钢时做为资料带入的。在沸腾钢中，硅束缚在0.07%，蓄志参加时，则在炼钢时参加硅铁合金。
（11）锰（Mn）
锰是优秀的脱氧剂和脱硫剂。钢中个别都含有必定量的锰，它能消除或削弱由于硫引发的钢的热脆性，进而革新钢的热加工功用。
锰和铁产生的固溶体，升高钢中铁素体和奥氏体的硬度和强度；同时又是碳化物产生的元素，加入渗碳体中替代一部份铁原子，锰在钢中由于下降临界改变温度，起到细化珠光体的效用，也直接地起到升高珠光体钢强度的效用。锰平稳奥氏体布局的本事仅次于镍，也剧烈添加钢的淬透性。已用含量不超越2%的锰与其余元素合营制成多种合金钢。
锰具备资本丰盛、效用各类的特色，获患有普遍的运用，如含锰较高的碳素机关钢、弹簧钢。
在高碳高锰耐磨钢中，锰含量可达10%～14%，经固溶解决后有优秀的韧性，当收到打击而变形时，表面层将因变形而加强，具备高的耐磨性。
锰与硫产生熔点较高的MnS，可防备因FeS而导致的热脆局势。锰有添加钢晶粒粗化的偏向和回火脆性敏锐性。若锻炼浇注和锻轧后冷却失当，简单使钢产生白点。
（12）铝（Al）
铝要紧用来脱氧和细化晶粒。在渗氮钢中促进产生矫健耐蚀的渗氮层。铝能统制低碳钢的时效，升高钢在低温下的韧性。含量高时能升高钢的抗氧化性及在氧化性酸和H2S气体中的耐蚀性，能革新钢的电、磁功用。铝在钢中固溶加强效用大，升高渗碳钢的耐磨性、疲倦强度及芯部力学功用。
在难冶合金中铝与镍产生化合物，进而升高冶强性，含铝的铁铬铝合金在高温下具备亲近恒电阻的个性和优良的抗氧化性，适于做电冶合金材料与铬铝电阻丝。
某些钢脱氧时，假若铝用量过量，则会使钢产生失常布局和有推进钢的石墨化偏向。在铁素体及珠光体钢中，铝含量较高时，会下降其高温强度和韧性，并给锻炼、浇注等方面带来多少艰苦。
（13）铜（Cu）
铜在钢中的超过效用是革新普遍低合金钢的抗大气侵蚀功用，分外是和磷合营使历时，参加铜还能升高钢的强度和顺从比，而对焊接功用没有不利的影响。含铜0.20%～0.50%的钢轨钢（U-Cu），除耐磨外其耐侵蚀寿命为个别碳素钢轨的2-5倍。
铜含量超越0.75%时，经固溶解决和时效后，可产生时效加强效用。含量低时，其效用与镍宛如，但较弱。含量较高时，对热变形加工不利，在热变形加工时导致铜脆局势。2%～3%铜在奥氏体不锈钢中能够对硫酸、磷酸及盐酸等抗侵蚀功用及对应力侵蚀的平稳性。
（14）硼（B）
硼在钢中的要紧效用是添加钢的淬透性，进而朴质其余较稀贵的金属，与镍、铬、钼等。为了这一宗旨，其含量个别规矩在0.%～0.%局限内。它能够接替1.6%的镍、0.3%的铬或0.2%的钼，以硼代钼应重视，因钼能防备或下降徊火脆性，而硼却略有推进回火脆性的偏向，以是不能用硼将钼全部接替。
中碳碳素钢中加硼，由于升高了淬透性，能够使厚20mm以上的钢材调质后功用大为革新，于是，可用40B和40MnB钢接替40Cr，可用20Mn2TiB钢接替20CrMnTi渗碳钢。但由于硼的效用随钢中碳的含量的添加而削弱，乃至消逝，在采用含硼渗碳钢时，务必思量到零件渗碳后，渗碳层的淬透性将低于芯部的淬透性的这一特色。
弹簧钢个别请求全部淬透，常常弹簧面积不大，采纳含硼钢有利。对高硅弹簧钢硼的效用摇动较大，不便采纳。
硼和氮及氧有强的亲和力，沸腾钢中参加0.%的硼，能够消除钢的时效局势。
（15）稀土（Re）
个别所说的稀土元素，是指元素周期表华夏子序数从57号至71号的镧系元素（15个）加之21号钪和39号钇，共17个元素。他们的性质亲近，不易离别。未离别的叫搀杂稀土，对照廉价，稀土元素能升高锻轧钢材的塑性和打击韧性，分外是在铸钢中尤其显著。它能升高耐热钢电热合金和高温合金的抗蠕变功用。
稀土元素也能够升高钢的抗氧化性和抗侵蚀性。抗氧化性的功效超越硅、铝、钛等元素。它能革新钢的活动性，增加非金属搀和，使钢布局精细、干净。
普遍低合金钢中参加恰当的稀土元素，有优秀的脱氧去硫效用，升高打击韧性（分外是低温韧性），革新各向异性功用。
稀土元素在铁铬铝合金中添加合金的抗氧本事，在高温下维持钢的细晶粒，升高高温强度，于是使电热合金的寿命赢得显著升高。
（16）氮（N）
氮能部份用于铁中，有固溶加强和升高淬透性的效用，但不显著。由于氮化物在晶界上析出，能升高晶界高温强度，添加钢的蠕变强度。与钢中其余元素化合，有沉没强硬效用。对钢抗侵蚀功用不显著，但钢的表面渗氮后，不只添加其硬度和耐磨性，也显著革新抗侵蚀性。在低碳钢中残留氮会导致时效脆性。
（17）硫（S）
升高硫和锰的含量，能够革新钢的被切削功用，在易切削钢中，硫做为有利元素参加。硫在钢中偏析严峻。恶化钢的品质，在高温下，下降钢的塑性，是一种无益元素，它以熔点较低的FeS大局存在。独自存在的FeS的熔点惟有℃，而在钢中与铁产生共晶体的共晶温度更低，惟有℃，当钢固结时，硫化铁析集在原生晶界处。钢1～℃举办轧制时，晶界上的FeS就将凝结，大大的削弱了晶粒之间的结协力，导致钢的热脆局势，于是对硫应严加操纵。个别操纵在0.%～0.%。为防备因硫导致的脆性，应加充分的锰，使其产生熔点较高的MnS。若钢中含流量偏高，焊接时由于SO2的产生，将在焊接金属内产生气孔和松散。
（18）磷（P）
磷在钢中固溶加强和冷做强硬效用强。做为合金元素参加低合金机关钢中，能升高其强度和钢的耐大气侵蚀功用，但下降其冷冲压功用。磷与硫和锰连结欺诈，能添加钢的被切削功用，添加加工件的表面品质，用于易切削钢，以是易切削钢含磷也对照高。磷用于铁素体，尽管能升高钢的强度和硬度，最大的坏处是，偏析严峻，添加回火脆性，显著添加钢的塑性和韧性，导致钢在冷加工时简单脆裂也即所谓“冷脆”局势。磷对焊接性也有不利影响。磷是无益元素，应严加操纵，个别含量不大于0.03%～0.04%。
起原：材料科学与工程
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