①合金元素对加热时转变的影响　合金元素影响加热时奥氏体的形成速度和奥氏体晶粒的大小。

a.对奥氏体形成速度的影响。Cr、Mo、W、V等强碳化物形成元素与C的亲和力大，形成难溶于奥氏体中的合金碳化物，显著阻碍C的扩散，大大减慢奥氏体的形成速度，为了加速碳化物的溶解和奥氏体成分的均匀化，必须提高加热温度并保温更长的时间；Co、Ni等部分非碳化物形成元素，因增大C的扩散速度，从而使奥氏体的形成速度加快；Al、Si、Mn等合金元素对奥氏体的形成速度影响不大。

b.对奥氏体晶粒大小的影响。 大多数合金元素有阻止奥氏体晶粒长大的作用，但影响程度不同。碳化物形成元素的作用最明显，因形成的碳化物在高温下较稳定，故可以显著细化晶粒。根据对晶粒长大的影响程度，合金元素可分为以下几类：V、Ti、Nb、Zr、Al等属强烈阻止晶粒长大的元素；W、Mo、Cr等属中等阻碍晶粒长大的元素；Si、Ni、Cu等对晶粒长大影响不大；Mn、P、B等则是促进晶粒长大的元素。

②合金元素对过冷奥氏体冷却转变的影响

a.合金元素对C曲线的影响。合金元素对过冷奥氏体分解转变的影响，集中反映在C曲线上。过冷奥氏体向珠光体或贝氏体转变，均属于扩散型或半扩散型转变。除Co外，几乎所有合金元素溶入奥氏体后都降低原子扩散速度，增大过冷奥氏体的稳定性，使C曲线右移，即提高钢的淬透性，这是钢中加入合金元素的主要目的之一。常用提高淬透性的元素有Mo、Mn、W、Cr、Ni、Si、Al，它们对淬透性的作用依次由强到弱。

值得注意的是，加入的合金元素，只有完全溶于奥氏体中时才能提高淬透性，如果未完全溶解，则碳化物会成为珠光体形成的核心，反而加速奥氏体的分解，使钢的淬透性降低。实践证明，两种或多种合金元素的同时加入对淬透性的影响，比单一元素的影响强得多，这就促使合金钢朝多元少量的方向发展，例如铬锰钢、铬镍钢等。采用多元合金钢制造大截面工件，可以保证沿整个截面具有高强度和高韧性。对形状复杂的零件，采用淬透性大的多元合金钢，可在缓慢的冷却介质下淬火，能减少淬火时的变形和开裂倾向。

b.合金元素对马氏体转变的影响。除Co、Al外，多数合金元素使 M _s 、 M _f 点下降，导致残余奥氏体增加。许多高碳高合金钢中的残余奥氏体量可高达30%以上。残余奥氏体量过多使钢的硬度和疲劳抗力下降，因此须进行冷处理，即将钢冷至 M _s 点以下，以使其转变为马氏体；或进行多次回火，使残余奥氏体因析出合金碳化物而使 M _s 、 M _f 点上升，并在冷却过程中转变为马氏体或贝氏体（即发生所谓二次淬火）。此外，合金元素还影响马氏体的形态，Ni、Cr、Mn、Mo、Co等均增大片状马氏体形成的倾向。

③合金元素对淬火钢回火转变的影响

a.提高回火稳定性。回火稳定性是指在回火过程中随回火温度的提高，淬火钢抵抗软化的能力。由于合金元素阻碍马氏体分解和碳化物聚集长大，从而提高钢的回火稳定性。碳的质量分数相同时，合金钢的回火稳定性高于碳钢，即当回火温度相同时，合金钢的强度、硬度比碳钢高，这对提高工具钢和耐热钢的性能特别重要；如果合金钢和碳钢的硬度和强度相近，则由于合金钢的回火温度较高，因此塑性、韧性好，这对改善结构钢的性能特别重要。

提高回火稳定性作用较强的合金元素有V、Si、Mo、W、Ni、Mn、Co等。

b.产生二次硬化。含有较多钨、钼、钒、钛等碳化物形成元素的合金钢，在500～600℃温度范围内回火，由于从马氏体中析出细小而高度弥散分布的强碳化物，因此使淬火钢的回火硬度有所提高，此现象称为二次硬化。二次硬化实质上是一种弥散强化。这种二次硬化现象在合金工具钢中具有一定的实用价值。

c.产生回火脆性。含铬、镍、锰、硅等元素的合金结构钢，在450～600℃范围内长期保温或回火后缓冷均出现高温回火脆性。这是因为合金元素促进了锑、锡、磷等杂质元素在原奥氏体晶界上的偏聚和析出，削弱了晶界联系，降低了晶界强度而造成的。因此，对这类钢应该在回火后采用快冷的工艺，以防止高温回火脆性的产生。图7-7所示为镍铬钢回火后的冲击韧性与回火温度的关系。

图7-7　镍铬钢的冲击韧性和回火温度的关系