常用的合金元素有铬、镍、钼、钨、钒、钛、铌、锆、钴、硅、锰、铝、铜、硼、稀土等。磷、硫、氮等也发挥作用某些钢种中的合金（例如硫化物）。
1、铬（Cr） 铬能增加钢的淬透性，并有二次硬化作用。 它可以提高碳钢的硬度和耐磨性而不使钢变脆。 当含量超过12%时，钢具有良好的高温抗氧化性和抗氧化腐蚀性能，同时还增加钢的热强度。 铬是不锈钢、耐酸钢、耐热钢的主要合金元素。 铬能提高碳钢在轧制状态下的强度和硬度，并降低伸长率和断面收缩率。 当铬含量超过15%时，强度和硬度下降，伸长率和断面收缩率相应增大。 铬在调质组织中的主要作用是提高淬透性，使钢在调质后具有较好的综合力学性能。 渗碳钢中还可形成含铬碳化物，从而提高材料的表面电阻。 磨料。 含铬弹簧钢在热处理时不易脱碳。 铬能提高工具钢的耐磨性、硬度和红硬性，并具有良好的回火稳定性。 在电热合金中，铬可以提高合金的抗氧化性、电阻和强度。
2、镍（Ni） 镍在钢中强化铁素体，细化珠光体。 总体效果是增加强度，对塑性没有明显影响。 一般来说，对于不需要调质、在轧制、正火或退火状态下使用的低碳钢，一定的镍含量可以提高钢的强度而不显着降低其韧性。 镍在提高钢的强度的同时，对钢的韧性、塑性等工艺性能的损害比其他合金元素要小。 对于中碳钢，由于镍降低了珠光体转变温度，使珠光体变薄； 并且由于镍降低了共析点的碳含量，因此与相同碳含量的碳钢相比，珠光体数量较多。 含镍珠光体铁素体钢的强度高于同碳含量的碳钢。 相反，在保持钢的强度不变的情况下，可以适当降低含镍钢的碳含量，从而提高钢的韧性和塑性。 镍能提高钢的抗疲劳能力，降低钢对缺口的敏感性。 镍降低钢的低温脆性转变温度，对于低温钢具有重要意义。 含3.5%镍的钢可在-100℃下使用，而含9%镍的钢可在-196℃下工作。 镍不会增加钢的抗蠕变性，因此通常不用作热强化钢的强化元素。 另外，钢中添加镍不仅能耐酸，还能耐碱a3钢材的密度，并且对大气和盐具有耐腐蚀性。 镍是不锈耐酸钢的重要元素之一。
3、钼（Mo） 钢中钼可提高淬透性和热强度，防止回火脆性，增加剩磁和矫顽力，提高在某些介质中的耐蚀性。
4、钨（W） 钨除了在钢中形成碳化物外，还部分溶解到铁中形成固溶体。 其作用与钼相似。 按质量分数计算，一般效果不如钼显着。 钨在钢中的主要用途是提高回火稳定性、红硬性、热强度以及由于形成碳化物而提高耐磨性。 因此主要用于工具钢，如高速钢、热锻模具钢等。由于钨的添加可以显着提高钢的耐磨性和切削加工性，因此钨是合金工具钢的主要元素。
5、钒（V） 钒与碳、氨、氧有很强的亲和力，并与其形成相应的稳定化合物。 钒在钢中主要以碳化物的形式存在。 其主要作用是细化钢的组织和晶粒，降低钢的强度和韧性。 高温下固溶时，淬透性增加； 反之，当以碳化物形式存在时，淬透性降低。 钒增加淬火钢的回火稳定性并产生二次硬化效果。 钢中钒含量除高速工具钢外一般不大于0.5%。 钒可以细化普通低碳合金钢中的晶粒，提高正火后的强度、屈强比和低温特性，并改善钢的焊接性能。 在合金结构钢中，钒常与结构钢中的锰、铬、钼、钨配合使用，因为它会降低一般热处理条件下的淬透性。
6、钛（Ti） 钛与氮、氧、碳的亲和力较强，与硫的亲和力比铁强。 因此，它是一种良好的脱氧脱气剂，也是固氮固碳的有效元素。 尽管钛是一种强碳化物形成元素，但它不会与其他元素结合形成复合化合物。 碳化钛结合力强、稳定性好、不易分解。 在钢中，只有加热到1000℃以上才能缓慢溶解成固溶体。 金属加工微信内容不错a3钢材的密度，值得关注。 在溶解之前，碳化钛颗粒可以阻止晶粒长大。 由于钛与碳的亲和力远大于铬与碳的亲和力，因此不锈钢中常用钛来固定其中的碳，以消除晶界处铬的贫化，从而消除或减轻钢的晶间腐蚀。 钛也是强铁素体形成元素之一，它会强烈提高钢的 A1 和 A3 温度。 钛能提高普通低合金钢的塑性和韧性。 由于钛固定氮和硫并形成碳化钛，因此增加了钢的强度。 正火后晶粒细化，碳化物析出形成，可显着提高钢的塑性和冲击韧性。 含钛合金结构钢具有良好的机械性能和工艺性能，但其主要缺点是淬透性稍差。
7、铌（Nb） 铌在钢中能固溶，起到固溶强化作用。 当溶解到奥氏体中时，显着提高钢的淬透性。 然而，当以碳化物和氧化物颗粒的形式存在时，它会细化晶粒并降低钢的淬透性。 可增加钢的回火稳定性，并具有二次硬化作用。 微量的铌可以提高钢的强度而不影响其塑性或韧性。 由于细化晶粒的作用，可以提高钢的冲击韧性，降低其脆性转变温度。 当含量大于碳的8倍时，钢中的碳几乎全部被固定，赋予钢良好的抗氢性能。 在奥氏体钢中，可以防止氧化介质对钢的晶间腐蚀。 由于固定碳和沉淀硬化的作用，可以提高热强钢的高温性能，如蠕变强度。
8、锆（Zr） 锆是强碳化物形成元素，在钢中的作用与铌、钽、钒相似。 添加少量锆可以脱气、净化和细化晶粒，有利于钢的低温性能，提高冲压性能。 它常用于制造用于燃气发动机和弹道导弹结构的超高强度钢和镍基高温合金。
9、钴（Co） 钴主要用于特种钢和合金。 含钴高速钢具有较高的高温硬度。 马氏体时效钢中添加钼，可以获得超高的硬度和良好的综合机械性能。 此外，钴还是热强钢和磁性材料中的重要合金元素。 钴能降低钢的淬透性。 因此，在碳钢中单独添加它会降低调质后的综合力学性能。 钴能强化铁素体，添加到碳钢中可提高钢在退火或正火状态下的硬度、屈服点和抗拉强度。 对伸长率和断面收缩率有不利影响，冲击韧性也下降。 随着钴含量的增加而降低。 由于钴具有抗氧化性能，因此用于耐热钢和耐热合金。 钴基合金燃气轮机显示出其独特的作用。 10、硅（Si） 硅能溶解于铁素体和奥氏体中，提高钢的硬度和强度。 其作用仅次于磷，强于锰、镍、铬、钨、钼、钒等元素。 但当硅含量超过3%时，钢的塑性和韧性会显着降低。 硅能提高钢的弹性极限、屈服强度和屈强比（σs/σb），以及疲劳强度和疲劳比（σ-1/σb）等，这就是硅或硅锰钢能够用作弹簧钢。 硅能降低钢的密度、导热性和导电性。 能促进铁素体晶粒粗化，降低矫顽力。 它有降低晶体各向异性的倾向，使磁化更容易，降低磁阻。 可用于生产电工钢，因此硅钢片的磁滞损耗较低。 硅能增加铁素体的磁导率，使钢板在较弱的磁场下具有较高的磁感应强度。 但硅会降低钢在强磁场下的磁感应强度。 硅具有很强的脱氧力，从而减少铁的磁时效作用。 当含硅钢在氧化气氛中加热时，表面会形成一层SiO2膜，从而提高钢在高温下的抗氧化能力。 硅能促进铸钢中柱状晶的长大，降低塑性。 如果硅钢受热时冷却快，由于导热系数低，钢的内外温差就会很大，导致其破裂。 硅能降低钢的焊接性。 由于硅与氧的结合能力比铁强，因此在焊接时容易生成低熔点的硅酸盐，使熔渣和熔融金属的流动性增加，引起飞溅，影响焊接质量。 硅是一种良好的脱氧剂。 用铝进行脱氧时，酌情添加一定量的硅，可显着提高脱氧率。 钢中残留有一定量的硅，是炼铁过程中作为原料带入的。在沸腾钢中，硅被限制为
11、锰（Mn） 锰是良好的脱氧剂和脱硫剂。 钢中一般含有一定量的锰，能消除或减弱由硫引起的钢的热脆性，从而提高钢的热加工性。 锰和铁形成的固溶体增加了钢中铁素体和奥氏体的硬度和强度； 同时，它是一种形成碳化物并进入渗碳体取代部分铁原子的元素。 钢中的锰可降低临界转变温度。 起到细化珠光体的作用，间接提高珠光体钢的强度。 锰稳定奥氏体结构的能力仅次于镍，并且还强烈提高钢的淬透性。 已制成含锰不超过2%及其他元素的多种合金钢。 锰具有资源丰富、功效多样的特点，得到了广泛的应用，如含锰量较高的碳素结构钢、弹簧钢等。 在高碳高锰耐磨钢中，锰含量可达10%～14%。 固溶处理后具有良好的韧性。 当受到冲击变形时，表层会因变形而强化，具有高耐久性。 磨料。 锰和硫形成熔点较高的MnS，可以防止FeS引起的热脆。 锰具有增加钢晶粒粗化和回火脆性敏感性的倾向。 如果冶炼、浇注、锻造后冷却不当，很容易造成钢材出现白点。
12、铝（Al） 铝主要用于脱氧和细化晶粒。 促进氮化钢中坚硬且耐腐蚀的氮化层的形成。 铝能抑制低碳钢的时效，提高钢的低温韧性。 含量高时，能提高钢的抗氧化性和在氧化性酸和H2S气体中的耐蚀性，并能改善钢的电性能和磁性能。 铝在钢中具有很大的固溶强化作用，提高渗碳钢的耐磨性、疲劳强度和心部力学性能。 本发明的含铝铁铬铝合金具有接近恒定的电阻特性和优异的高温抗氧化性能，适合制作电熔合金材料和铬铝电阻丝。 有些钢在脱氧时，如果用铝过多，会使钢产生异常组织，往往会促进钢的石墨化。 在铁素体和珠光体钢中，当铝含量较高时，会降低其高温强度和韧性，给冶炼和浇注带来一定困难。 13.铜的负面影响。 含铜0.20%～0.50%的钢轨（U-Cu），除耐磨性外，其耐腐蚀寿命是普通碳轨的2-5倍。 当铜含量超过0.75%时，固溶处理和时效后会出现时效强化。 在低含量时，其作用与镍相似，但较弱。 当含量较高时，不利于热变形加工，并在热变形加工时引起铜脆性。 奥氏体不锈钢中含有2%～3%的铜，可提供对硫酸、磷酸和盐酸的耐腐蚀性以及对应力腐蚀的稳定性。
14、硼（B） 硼在钢中的主要作用是提高钢的淬透性，从而节省其他较稀有、较贵重的金属，如镍、铬、钼等。为此目的，其含量一般规定在范围为 0.001% 至 0.005%。 可替代1.6%镍、0.3%铬或0.2%钼。 用硼代替钼时应注意，因为钼能防止或减轻回火脆性，而硼有轻微促进回火脆性的倾向，故不能使用。 硼完全替代钼。 在中碳碳钢中添加硼，由于淬透性提高，可大大改善厚度大于20mm的钢淬火回火后的性能。 因此，可用40B、40MnB钢代替40Cr，用钢代替渗碳钢。 但由于硼的作用随着钢中含碳量的增加而减弱甚至消失，因此在选择含硼渗碳钢时，必须考虑到零件渗碳后，渗碳层的淬透性会低于的核心。 这种特性具有渗透性。
15、稀土（Re） 一般来说，稀土元素是指元素周期表中原子序数为57至71的镧系元素（15种元素），加上编号21的钪和编号39的钇，共计17 个元素。 它们的性质很接近，很难分开。 未分离的称为混合稀土，价格相对便宜。 稀土元素可以提高锻钢、轧钢特别是铸钢的塑性和冲击韧性。 可提高耐热钢电热合金和高温合金的抗蠕变性能。 稀土元素还可以提高钢的抗氧化和抗腐蚀能力。 抗氧化效果超过硅、铝、钛等元素。 它可以改善钢的流动性，减少非金属夹杂物，使钢的组织致密纯净。 在普通低合金钢中添加适当的稀土元素，具有良好的脱氧、脱硫效果，提高冲击韧性（特别是低温韧性），改善各向异性性能。 铁铬铝合金中的稀土元素增加了合金的抗氧化能力，在高温下保持钢的细化晶粒，提高高温强度，从而显着提高电热合金的使用寿命。
16、氮（N） 铁中部分使用氮可起到固溶强化和提高淬透性的作用，但并不显着。 由于氮化物在晶界析出，因此可以提高晶界的高温强度，提高钢的蠕变强度。 与钢中其他元素结合，具有沉淀硬化作用。 钢材的耐腐蚀性能并不显着，但钢材表面氮化后，不仅增加了其硬度和耐磨性，而且耐腐蚀性能也显着提高。 低碳钢中的残留氮会导致时效脆性。
17、硫（S） 增加硫和锰的含量，可改善钢的切削性能。 在易切削钢中，添加硫作为有益元素。 硫在钢中偏析严重。 它是一种有害元素，使钢的质量恶化，降低钢在高温下的塑性。 它以熔点较低的FeS形式存在。 单独的FeS的熔点只有1190℃，而钢中与铁形成共晶的共晶温度更低，只有988℃。 当钢凝固时，硫化铁在初生晶界处析出。 当钢在1100～1200℃之间轧制时，晶界上的FeS会熔化，大大削弱晶粒间的结合力，引起钢的热脆性。 因此，应严格控制硫含量。 一般控制在0.020%～0.050%。 为了防止硫引起的脆性，应添加足够的锰以形成熔点较高的MnS。 如果钢中的流速较高，焊接时会因产生SO2而在焊缝金属中形成气孔和疏松。
18、磷（P） 磷在钢中具有很强的固溶强化和冷作硬化作用。 将其作为合金元素添加到低合金结构钢中，可提高钢的强度和耐大气腐蚀性能，但降低其冷冲压性能。 磷、硫、锰配合使用，可提高钢的切削性能，提高工件的表面质量。 它用于易切削钢，因此易切削钢也含有相对较高的磷。 磷用于铁氧体。 虽然它可以提高钢的强度和硬度，但最大的缺点是引起严重的偏析，增加回火脆性，显着增加钢的塑性和韧性，使钢在冷加工时容易产生脆性，因此称为“冷加工”。 “脆”现象。 磷对焊接性也有不利影响。 磷是有害元素，应严格控制，一般含量不超过0.03%～0.04%。
19、碳（C） 碳是钢材的主要合金元素，因此钢材也可称为铁碳合金。 碳在钢中的主要作用是形成固溶组织以提高钢的强度，如铁素体和奥氏体组织，它们都含有溶解的碳元素； 形成碳化物组织，提高钢的硬度和耐磨性。 因此，钢中的碳含量越高，钢的强度和硬度越高，但塑性和韧性也会下降； 反之，碳含量越低，钢的塑性、韧性和强度越高。 ，硬度也会相应降低。 （超过）
