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和縮小奧氏體相區兩大類。
擴大γ相區的元素—亦稱奧氏體穩定化元素, 主要是mn、ni、co、c、n、cu等, 它們使a3點(γ-fe α-fe的轉變點)下降, a4點( γ-fe的轉變點)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相區擴大到室溫以下, 使α相區消失, 稱為完全擴大γ相區元素。另外一些元素(如c、n、cu等), 雖然擴大γ相區, 但不能擴大到室溫, 故稱之為部分擴大γ相區的元素。
縮小γ相區元素——亦稱鐵素體穩定化元素, 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相區存在的范圍, 使鐵素體穩定區域擴大。按其作用不同可分為完全封閉γ相區的元素(如cr、mo、w、v、ti、al、si等)和部分縮小γ相區的元素(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。

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