下面着重分析合金元素与铁和碳的作用、对铁碳相图的影响规律。

⒈ 合金元素与铁和碳的作用

      合金元素加入钢中，主要与铁形成固溶体，或者与碳形成碳化物，少量存在于夹杂物
（如氧化物、氮化物、硫化物及硅酸盐等）中，在高合金钢中还可能形成金属间化合物。

⑴ 溶入铁中 

     几乎所有合金元素（除 Pb 外）都可与铁形成合金铁素体或合金奥氏体。按照合金元素对
α?Fe 或 γ?Fe 的作用，可将它们分为两大类。

①扩大 γ 相区元素亦称奥氏体稳定化元素，主

要是

Mn、Ni、Co、C、N、Cu 等。它们使相图中 N 点下降，G 点上升，从而扩大 γ 相的存在范围。

其中

Ni、Mn 等元素加入到一定量后，可使 G 点降到室温以下，使 α 相完全消失，它们称为

完全扩大

γ 区的元素。另外一些元素如 C、N 和 Cu 等，虽扩大 γ 相区，但不能将其扩大到室

温，所以它们称为部分扩大

γ 区的元素。

②缩小 γ 相区元素亦称 F 稳定化元素，主要有

Cr、Mo、W、V、Ti、Al、Si、B、Nb、Zr 等。它们使 G 点上升，N 点下降（Cr 例外，Cr 含量小于
7％时，G 点下降；大于 7％后 G 点迅速上升），从而缩小 γ 相存在范围，使 F 稳定区域扩
大。其中

Cr、Mo、W、V、Ti、Al、Si 等元素超过一定含量时，G 点与 N 点重合，使 γ 相区被封闭，

这时合金在固态范围内一直处于单相

α 相状态，它们称为完全封闭 γ 区的元素。另外一些元

素，如

B、Nb、Zr 等，虽然也使 γ 相区温度范围缩小，但不能使其封闭，称为部分缩小 γ 区

的元素。

       上述元素中，只有 C、N、B 与铁形成间隙固溶体，其它均与铁形成置换固溶体。

⑵ 形成碳化物

       合金元素按其与钢中碳亲合力大小，分为碳化物形成元素和非碳化物形成元素两大类。
①常用非碳化物形成元素有：Ni、Co、Cu、Al、Si、N、B 等。它们不与碳形成化合物，除了在少
数高合金钢中可形成金属间化合物外，基本上都溶于

F 和 A 中。

②常用碳化物形成元素有：

Mn、Cr、Mo、W、V、Ti、Nb、Zr 等（按形成的碳化物的稳定性程度由弱到强的次序排列）。它
们都是元素周期表中位于铁左方的过渡族元素。

Mn 与碳的亲合力较弱，少部分溶于渗碳体

中，大部分溶于

F 或 A 中。与碳的亲和力较强的 Cr、Mo、W 等，含量较低时基本上与铁一起

形 成合金渗 碳体 ；含 量较高时可形 成新 的合金碳化物。而与碳的 亲 合力很强的元素
V、Ti、Nb、Zr 等，几乎都是形成特殊碳化物。此外，总还有一部分强碳化物形成元素会溶于
F 或 A 中。

       合金渗碳体是部分铁原子被碳化物形成元素置换后的渗碳体，如(Fe,Cr)3C、(Fe,Mn)3C
等，其晶体结构与渗碳体相同，但比渗碳体略稳定些，硬度也略高些，这对提高钢的耐磨
性更有利。

       合金碳化物 Mn3C、Cr7C3、Cr23C6、Fe3W3C 等，比合金渗碳体的稳定性更高，而特殊
碳化物

Mo2C、W2C、VC、TiC 等的稳定性最高。稳定性愈高的碳化物，其熔点和硬度也愈高，

加热时也愈难溶于奥氏体中，因此对钢的机械性能和工艺性能的影响很大。