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合金元素对加热时相转变的影响：合金元素影响加热时奥氏体形成的速度和奥氏体晶粒的大小。(1)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碳的亲合力大，形成难溶于奥氏体的合金碳化物，显著减慢奥氏体形成速度；co、ni等部分非碳化物形成元素，因增大碳的扩散速度，使奥氏体的形成速度加快；al、si、mn等合金元素对奥氏体形成速度影响不大。(2)对奥氏体晶粒大小的影响：大多数合金元素都有阻止奥氏体晶粒长大的作用，但影响程度不同。强烈阻碍晶粒长大的元素有：v、ti、nb、zr等；中等阻碍晶粒长大的元素有：w、mn、cr等；对晶粒长大影响不大的元素有：si、ni、cu等；促进晶粒长大的元素：mn、p等。
合金元素对过冷奥氏体分解转变的影响：铝锌(镀锌)合金钢板为基本材料除co外，几乎所有合金元素都增大过冷奥氏体的稳定性，推迟珠光体类型组织的转变，使c曲线右移，即提高钢的淬透性。常用提高淬透性的元素有：mo、mn、cr、ni、si、b等。必须指出，加入的合金元素，只有完全溶于奥氏体时，才能提高淬透性。如果未完全溶解，则碳化物会成为珠光体的核心，反而降低钢的淬透性。另外，两种或多种合金元素的同时加入(如铬锰钢、铬镍钢等)，比单个元素对淬透性的影响要强得多。除co、al外，多数合金元素都使ms和mf点下降。其作用大小的次序是：mn、cr、ni、mo、w、si。其中mn的作用最强，si实际上无影响。ms和mf点的下降，使淬火后钢中残余奥氏体量增多。残余奥氏体量过多时，可进行冷处理(冷至mf点以下)，以使其转变为马氏体；或进行多次回火，这时残余奥氏体因析出合金碳化物会使ms、mf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)。
钛的强度大，纯钛抗拉强度最高可达180kg/mm2。有些钢的强度高于钛合金，但钛合金的比强度（抗拉强度和密度之比）却超过优质钢。钛合金有好的耐热强度、低温韧性和断裂韧性，故多用作飞机发动机零件和火箭、导弹结构件。钛合金还可作燃料和氧化剂的储箱以及高压容器。现在已有用钛合金制造自动步枪，迫击炮座板及无后座力炮的发射管。在石油工业上主要作各种容器、反应器、热交换器、蒸馏塔、管道、泵和阀等。钛可用作电极和发电站的冷凝器以及环境污染控制装置。钛镍形状记忆合金在仪器仪表上已广泛应用。在医疗中，钛可作人造骨头和各种器具。钛还是炼钢的脱氧剂和不锈钢以及合金钢的组元。钛白粉是颜料和油漆的良好原料。碳化钛，碳（氢）化钛是新型硬质合金材料。氮化钛颜色近于黄金，在装饰方面应用广泛。
碳钢的在性能上主要有以下几方面的不足：(1)淬透性低一般情况下，碳钢水淬的最大淬透直径只有10mm-20mm。(2)强度和屈强比较低如普通碳钢q235钢的σs为235mpa，而低合金结构钢16mn的σs则为360mpa以上。40钢的σs/σb仅为0.43，远低于合金钢。(3)回火稳定性差由于回火稳定性差，碳钢在进行调质处理时，为了保证较高的强度需采用较低的回火温度，这样钢的韧性就偏低；为了保证较好的韧性，采用高的回火温度时强度又偏低，所以碳钢的综合机械性能水平不高。(4)不能满足特殊性能的要求碳钢在抗氧化、耐蚀、耐热、耐低温、耐磨损以及特殊电磁性等方面往往较差，不能满足特殊使用性能的需求。
合金钢的分类：按合金元素含量：1、低合金钢（合金元素总量低于5%）、中合金钢（合金元素总量为5%-10%）、高合金钢（合金元素总量高于10%）。2、按合金元素成分：铬钢（cr-fe-c)、铬镍钢（cr-ni-fe-c)、锰钢（mn-fe-c)、硅锰钢（si-mn-fe-c)。3、按小试样正火或铸态组织分：珠光体钢、马氏体钢、铁素体钢、奥氏体钢、莱氏体钢。4、按用途分：合金结构钢、合金工具钢、特殊性能钢。
合金元素对钢的工艺性能的影响：1.合金元素对钢铸造性能的影响固、液相线的温度愈低和结晶温区愈窄，其铸造性能愈好。合金元素对铸造性能的影响，主要取决于它们对fe-fe3c相图的影响。另外，许多元素，如cr、mo、v、ti、al等在钢中形成高熔点碳化物或氧化物质点，增大钢的粘度，降低流动性，使铸造性能恶化。2.合金元素对钢塑性加工性能的影响塑性加工分热加工和冷加工。合金元素溶入固溶体中，或形成碳化物(如cr、mo、w等)，都使钢的热变形抗力提高和热塑性明显下降而容易锻裂。一般合金钢的热加工工艺性能比碳钢要差得多。3.合金元素对钢焊接性能的影响合金元素都提高钢的淬透性，促进脆性组织(马氏体)的形成，使焊接性能变坏。但钢中含有少量ti和v，可改善钢的焊接性能。4.合金元素对钢切削性能的影响切削性能与钢的硬度密切相关，钢是适合于切削加工的硬度范围为170hb～230hb。一般合金钢的切削性能比碳钢差。但适当加入s、p、pb等元素可以大大改善钢的切削性能。5.合金元素对钢热处理工艺性能的影响热处理工艺性能反映钢热处理的难易程度和热处理产生缺陷的倾向。主要包括淬透性、过热敏感性、回火脆化倾向和氧化脱碳倾向等。合金钢的淬透性高，淬火时可以采用比较缓慢的冷却方法，可减少工件的变形和开裂倾向。加入锰、硅会增大钢的过热敏感性。