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合金元素對加熱時相轉變的影響：合金元素影響加熱時奧氏體形成的速度和奧氏體晶粒的大小。(1)對奧氏體形成速度的影響：Cr、Mo、W、V等強碳化物形成元素與碳的親合力大，形成難溶于奧氏體的合金碳化物，顯著減慢奧氏體形成速度；Co、Ni等部分非碳化物形成元素，因增大碳的擴散速度，使奧氏體的形成速度加快；Al、Si、Mn等合金元素對奧氏體形成速度影響不大。(2)對奧氏體晶粒大小的影響：大多數合金元素都有阻止奧氏體晶粒長大的作用，但影響程度不同。強烈阻礙晶粒長大的元素有：V、Ti、Nb、Zr等；中等阻礙晶粒長大的元素有：W、Mn、Cr等；對晶粒長大影響不大的元素有：Si、Ni、Cu等；促進晶粒長大的元素：Mn、P等。
合金元素對過冷奧氏體分解轉變的影響：鋁鋅(鍍鋅)合金鋼板為基本材料除Co外，幾乎所有合金元素都增大過冷奧氏體的穩定性，推遲珠光體類型組織的轉變，使C曲線右移，即提高鋼的淬透性。常用提高淬透性的元素有：Mo、Mn、Cr、Ni、Si、B等。必須指出，加入的合金元素，只有完全溶于奧氏體時，才能提高淬透性。如果未完全溶解，則碳化物會成為珠光體的核心，反而降低鋼的淬透性。另外，兩種或多種合金元素的同時加入(如鉻錳鋼、鉻鎳鋼等)，比單個元素對淬透性的影響要強得多。除Co、Al外，多數合金元素都使Ms和Mf點下降。其作用大小的次序是：Mn、Cr、Ni、Mo、W、Si。其中Mn的作用強，Si實際上無影響。Ms和Mf點的下降，使淬火后鋼中殘余奧氏體量增多。殘余奧氏體量過多時，可進行冷處理(冷至Mf點以下)，以使其轉變為馬氏體；或進行多次回火，這時殘余奧氏體因析出合金碳化物會使Ms、Mf點上升，并在冷卻過程中轉變為馬氏體或貝氏體(即發生所謂二次淬火)。
隨著科學技術和工業的發展，對材料提出了更高的要求，如更高的強度，抗高溫、高壓、低溫，耐腐蝕、磨損以及其它特殊物理、化學性能的要求，碳鋼已不能完全滿足要求。
碳鋼的在性能上主要有以下幾方面的不足：(1)淬透性低一般情況下，碳鋼水淬的淬透直徑只有10mm-20mm。(2)強度和屈強比較低如普通碳鋼Q235鋼的σs為235MPa，而低合金結構鋼16Mn的σs則為360MPa以上。40鋼的σs/σb僅為0.43，遠低于合金鋼。(3)回火穩定性差由于回火穩定性差，碳鋼在進行調質處理時，為了保證較高的強度需采用較低的回火溫度，這樣鋼的韌性就偏低；為了保證較好的韌性，采用高的回火溫度時強度又偏低，所以碳鋼的綜合機械性能水平不高。(4)不能滿足特殊性能的要求碳鋼在抗氧化、耐蝕、耐熱、耐低溫、耐磨損以及特殊電磁性等方面往往較差，不能滿足特殊使用性能的需求。
合金鋼的分類：按合金元素含量：1、低合金鋼（合金元素總量低于5%）、中合金鋼（合金元素總量為5%-10%）、高合金鋼（合金元素總量高于10%）。2、按合金元素成分：鉻鋼（Cr-Fe-C)、鉻鎳鋼（Cr-Ni-Fe-C)、錳鋼（Mn-Fe-C)、硅錳鋼（Si-Mn-Fe-C)。3、按小試樣正火或鑄態組織分：珠光體鋼、馬氏體鋼、鐵素體鋼、奧氏體鋼、萊氏體鋼。4、按用途分：合金結構鋼、合金工具鋼、特殊性能鋼。
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合金元素對鋼的工藝性能的影響：1.合金元素對鋼鑄造性能的影響固、液相線的溫度愈低和結晶溫區愈窄，其鑄造性能愈好。合金元素對鑄造性能的影響，主要取決于它們對Fe-Fe3C相圖的影響。另外，許多元素，如Cr、Mo、V、Ti、Al等在鋼中形成高熔點碳化物或氧化物質點，增大鋼的粘度，降低流動性，使鑄造性能惡化。2.合金元素對鋼塑性加工性能的影響塑性加工分熱加工和冷加工。合金元素溶入固溶體中，或形成碳化物(如Cr、Mo、W等)，都使鋼的熱變形抗力提高和熱塑性明顯下降而容易鍛裂。一般合金鋼的熱加工工藝性能比碳鋼要差得多。3.合金元素對鋼焊接性能的影響合金元素都提高鋼的淬透性，促進脆性組織(馬氏體)的形成，使焊接性能變壞。但鋼中含有少量Ti和V，可改善鋼的焊接性能。4.合金元素對鋼切削性能的影響切削性能與鋼的硬度密切相關，鋼是適合于切削加工的硬度范圍為170HB～230HB。一般合金鋼的切削性能比碳鋼差。但適當加入S、P、Pb等元素可以大大改善鋼的切削性能。5.合金元素對鋼熱處理工藝性能的影響熱處理工藝性能反映鋼熱處理的難易程度和熱處理產生缺陷的傾向。主要包括淬透性、過熱敏感性、回火脆化傾向和氧化脫碳傾向等。合金鋼的淬透性高，淬火時可以采用比較緩慢的冷卻方法，可減少工件的變形和開裂傾向。加入錳、硅會增大鋼的過熱敏感性。
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