合金元素对铁碳相图的影响

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、A_cm、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。图1-7所示为锰对铁碳相图中A₁、A₃的影响^[2]。可见，锰扩大了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，如图1-8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。

图1-7 锰含量（质量分数）对铁碳相图临界点的影响

图1-8 钼含量（质量分数）对铁碳相图临界点的影响

图1-9 铬含量（质量分数）对铁碳相图临界点的影响

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w_Si＝8.5％、w_V＝4.5％、w_Ti＝1％、w_W＝12％。(www.xing528.com)

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A₁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w_Cr＝20％。铬对铁碳相图临界点的影响如图1-9所示。

钛对铁碳相图中γ相区的影响如图1-10所示。由图1-10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。

几种合金元素对共析温度的影响如图1-11所示。

图1-10 钛含量（质量分数）对铁碳 相图中γ相区的影响^[3]

图1-11 几种合金元素对共析温度的影响

另外，从图1-7～图1-12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。图1-12所示为合金元素对共析点含碳量的影响，由图1-12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。

图1-12 合金元素对共析点含碳量的影响