合金元素对铁碳相图及相变的影响

　　合金钢的相图是三元相图乃至多元相图，掌握合金元素至少对铁碳相图及相变的影响至关重要。

　　合金元素对铁碳相图的重要影响之一是对临界点的影响。各种钢的临界点(A1、A3、Acm、Ms) 温度不等，显示了合金元素的影响。故合金钢的热处理工艺与碳素钢不同，合金元素影响了钢的奥氏体化，也影响了过冷奥氏体的转变，使合金钢热处理后的组织、性能均发生了变化。

　　扩大 γ 相区的合金元素 Ni、Mn、Cu、N 等使形成单相奥氏体的最低温度降低，即A3 点温度降低，因而使 Fe-C 相图中的 Ac1、AC3、Ar1、Ar3温度下降。下图所示为锰对铁碳相图中 A1、A3的影响。可见，扩大了γ相区，A1、A3均随着锰含量的增加而降低。

　　钴的作用较为特殊，它使A1、A3升高。钢中加入的合金元素除了 Ni、Mn、Cu、N、Co、C 外，其他元素均为缩小γ相区 (扩大α相区) 的合金元素，如 Mo、W、Si、Nb、V、Ti 等，这些元素使铁碳相图中 A1、A3温度升高。例如钼使γ相区缩小，如下图所示。可见，随着钼含量的增加，γ相区越来越缩小。钼的质量分数为7%时，γ相区已经很小，临界点温度升高到 1200℃左右:当钼的质量分数达到 8.2% 以上时，单相奥氏体区消失。

　　缩小γ相区 (扩大α相区) 的合金元素称为铁素体形成元素，它们都有一个使单相奥氏体区消失的临界成分，如ωsi=8.5% 、ωv=4.5% 、ωTi= 1% 、ωw=12%。

　　铬也是缩小γ相区的合金元素，但有其特殊性。当铬的质量分数低于7.5%时，使铁碳相图中A3，温度下降，铬的质量分数高于7.5% 时才使A3，温度升高铬对，温度的影响是使其一直升高。铬使单相奥氏体区消失的临界ωcr= 20%。铬对铁碳相图临界点的影响如下图所示：

　　钛对铁碳相图中γ相区的影响如下图所示。由图可见，随着钛含量的增加，γ相区迅速缩小，质量分数为1%的钛可使奥氏体单相区变得很狭窄。因此，一般钢中钛含量较少，主要应用于微合金化。

　　另外，从上面图中还可以发现，合金元素同时影响共析点的含碳量。几乎所有合金元素都使 S 点和 E 点左移，即使 S点和E点的含碳量降低。下图所示为合金元素对共析点含碳量的影响，由图可见，W、Mo 的影响特殊，当其质量分数较低时 ( 4% )，共析点的含碳量是降低的，当其含量增加时，又使共析点含碳量升高。铬也有类似的作用。