1. 合金元素对钢性能的影响
钢材中合金元素可以提高钢铁材料洁净度、均匀度、组织细度等影响材料性能，提高冶金行业资源、能源利用效率，实现节能、环保，促进钢铁行业可持续发展。
主要有以下几个方面：
(1)结晶强化。结晶强化就是通过控制结晶条件，在凝固结晶以后获得良好的宏观组织和显微组织，从而提高金属材料的性能。它包括：
(2)形变强化。金属材料经冷加工塑性变形可以提高其强度。这是由于材料在塑性变形后位错运动的阻力增加所致。
(3)固溶强化．通过合金化(加入合金元素)组成固溶体，使金属材料得到强化称为固溶强化。
(4)相变强化。合金化的金属材料，通过热处理等手段发生固态相变，获得需要的组织结构，使金属材料得到强化，称为相变强化。
(5)晶界强化。晶界部位的自由能较高，而且存在着大量的缺陷和空穴，在低温时，晶界阻碍了位错的运动，因而晶界强度高于晶粒本身；但在高温时，沿晶界的扩散速度比晶内扩散速度大得，晶界强度显著降低。因此强化晶界对提高钢的热强性是很有效的。
硼对晶界的强化作用，是由于硼偏集于晶界上，使晶界区域的晶格缺位和空穴减少，晶界自由能降低；硼还减缓了合金元素沿晶界的扩散过程；硼能使沿晶界的析出物降低，改善了晶界状态，加入微量硼、锆或硼+锆能延迟晶界上的裂纹形成过程；此外，它们还有利于碳化物相的稳定。
(6)综合强化。在实际生产上，强化金属材料大都是同时采用几种强化方法的综合强化，
以充分发挥强化能力。例如：
1）固溶强化十形变强化，常用于固溶体系合金的强化。
2）结晶强化+沉淀强化，用于铸件强化。
3）马氏体强化+表面形变强化。对一些承受疲劳载荷的构件，常在调质处理后再进行喷丸或滚压处理。
4）固溶强化+沉淀强化。对于高温承压元件常采用这种方法，以提高材料的高温性能。
有时还采用硼的强化晶界作用，进一步提高材料的高温强度。
2.合金元素的存在形式
根据合金元素与碳的作用不同，可将合金元素分为两大类：碳化物形成元素，它们比Fe具有更强的亲碳能力，在钢中将优先形成碳化物，依其强弱顺序为Zr、等，它们大多是过渡族元素，在周期表上均位Fe、Mn、Cr、Mo、W、V、Nb、Ti 于Fe的左侧；非碳化物形成元素，主要包括Ni、Si、Co、Al等，他们与碳一般不生成碳化物而固溶于固溶体中，或生成其它化合物如AlN，一般位于周期表的右侧。合金元素在钢中的存在形式对钢的性能有着显著的影响，根据合金元素的种类、特征、质量分数和钢的冶炼方法、热处理工艺不同，合金元素的存在形式主要有三种：固溶态、化合态和游离态。
1)固溶体
合金元素溶入钢中的铁素体、奥氏体和马氏体中，形成合金铁素体、合金奥氏体和合金马氏体。此时，合金元素的直接作用是固溶强化。图4-47为退火状态下，
合金元素对铁素体性能的影响。由图可见，合金元素溶人铁素体后，产生固溶强化作用，使其强度硬度提高，其中Si、Mn的强化作用十分显著。但是，w w ww
≥2％时，冲击韧度明显下降，>1.5％、％、当铁素体中的≥>0.6％，5Ni C rSiMn因此，钢中合金元素的合理质量分数应是有一定的范围的。
2)化合物
合金元素与钢中的碳、其它合金元素及常存杂质元素之间可以形成各种化合物，化合物类型有碳化物、金属间化合物和非金属夹杂物。
碳化物的主要形式有合金渗碳体：如(Fe、Mn)C等和特殊碳化物：如VC、TiC、3WC、 MoC、CrC、CrC等。碳化物一般具有硬而脆的特点，合金元素的亲碳能62337力越强，则所形成的碳化物就越稳定，并具有高硬度、高熔点、高分解温度；碳化物稳定性由弱到强的顺序是：FeC、MC、MC、MC(M代表碳化物形成元素)。62363合金元素形成碳化物的直接作用主要是弥散强化，并有可能获得某些特殊性能(如高温热强性)。
在某些高合金钢中，金属元素之间还可能形成金属化合物，如FeSi、FeCr、FeW、NiAl、NiTi等，它们在钢中的作用类似于碳化合物。332合金元素与钢中常存杂质元素(O、N、S、P等)所形成的化合物，如AlO、32SiO、TiO等，属于非金属夹杂物；它们在大多数情况下是有害的，主要降低了22钢的强度、尤其是韧性与疲劳性能，故应严格控制钢中夹杂物的级别。
3)游离态
钢中有些元素如Pb、Cu等既难溶于铁、也不易生成化合物，而是以游离状态存在；在某些条件下钢中的碳也可能以自由状态(石墨)存在。通常情况下，游离态元素将对钢的性能产生不利影响，但对改善钢切削加工性能有利。
3. 合金元素对铁碳平衡相图的影响
1)对临界温度的影响
(1)降低临界温度A、A Ni、Mn、Co、N等元素的加入可使钢的A、A点降3311低，使奥氏体相区扩大。当这些元素在钢中的质量分数足够高时，将使A温度3这类钢具有某些特即为奥氏体钢；此时钢具有单相奥氏体组织，降至室温以下，
殊的性能，如ZGMn13具有高耐磨性、1Cr18Ni9奥氏体不锈钢具有高的耐蚀、耐高温、耐低温性，并具有抗磁、无冷脆等特性。
(2)提高临界温度A、A Si、Cr、W、Mo、V、Ti等元素的加入可使钢的A、113
A点升高，使铁素体相区扩大。若钢中这些元素质量分数足够高时，钢的组织在
3高温及室温时均为单相铁素体。
2)对E、S点位置的影响
w=2.11%)，E点成分为E点是钢与铸铁的分界点，碳质量分数超过此点(碳钢c
将出现共晶莱氏体组织，必然对钢的性能(主要是强韧性)和其加工工艺(如锻造)产生影响。几乎所有的合金元素均使E点左移，其中强碳化物形成元素如W、Ti、ww=1.4%Cr12MoV(～～0.8%)对高合金钢V、Nb的作用最强烈，W18Cr4V(、=0.7%cc 等，铸态组织中有莱氏体存在，故称莱氏体钢。1.7%)在大多数情况下，几乎所有的合金元素也将使S点左移，故像4Cr13、3Cr2W8V w虽小于0.77%等钢的，但都已属过共析钢。在退火或正火处理时，碳质量分数c相同的合金钢组织中比碳钢具有更多的珠光体，故其硬度和强度较高。
4、合金元素对调质钢机械性能的影响
