一、概述
       严格来说，钢铁材料也属于铁基合金，但工程上通常将两者区别开来。铁基合金是指那些刻意加入金属合金元素，形成置换固溶体的合金，非金属碳引起的所有强化效应是次要的。

最典型的时效硬化型铁基合金是马氏体时效钢（18Ni型）。其碳的质量分数极低，不超过0.03%，加入大量的Ni，空冷至室温就能获得板条马氏体，因碳的质量分数低，马氏体强度硬度并不高，但韧性良好。在450～500℃时效处理，合金元素首先在位错处偏聚形成“气团”，再以“气团”为核心析出Ni2M、Ni3M（M代表其他金属合金元素）型金属间化合物，沉淀强化使钢的屈服强度提高到1400～3500MPa。马氏体时效钢有3种强化机制：沉淀强化、固溶强化和相变强化（马氏体），其中沉淀强化的贡献最大。

沉淀强化效果来自：
       （1）溶质原子向位错偏聚；
       （2）大量细小、弥散分布、高硬度的金属间化合物。

      二、合金元素的主要作用
       1．对钢力学性能的影响

（1）固溶强化 合金元素溶于铁素体时，有固溶强化作用。合金元素的晶格类型、原子直径与α-Fe不同或相差较大时，对铁素体的强化作用较为明显，反之则强化作用较弱。所以不同元素随含量增加对铁素体的硬度增加的贡献不同，如图所示。合金元素使铁素体固溶强化的同时，特别是合金元素含量增高的情况下，往往因铁素体晶格畸变严重，又使韧性塑性下降，如图所示。所以，要使钢具有高的综合性能，钢中加入的合金元素，应是多元少量，而不是某一元素加得越多越好。

（2）弥散强化 合金元素与碳形成碳化物，且以细小质点分布在固溶体基体上，可起弥散强化作用，使钢的硬度强度进一步提高。除以上强化作用外，当钢中碳化物数量较多时，将显著提高钢的硬度和耐磨性。有些碳化物溶点高，稳定性高，放可提高钢的热强度。

2．对Fe-Fe3C相图的影响

有些合金元素，如面心立方晶格的镍、锰、铜及非金属元素氮，可使Fe-Fe3C相图中的γ区扩大(图8—2(o))，而另一些元素，如体心立方晶格的铬、钼、钛等，可使y区缩小图s-2Cb))由于合金元素对P区的影响，导致下列变化：

（1）临界点改变

扩大γ区的元素，将降低A1、A3温度，缩小γ区的元素，将增高A3、A1温度。因此，合金钢的热处理加热温度，将相应降低或增高，与碳钢的加热温度不同。扩大γ区的元素，在一定条件下，可使γ区扩大到室温，因而可得到单相奥氏体钢。这是本章将述及到的奥氏体不锈钢的基础。缩小γ区的元素，在一定条件下，可使奥氏体相区消失而只存在铁素体相区，因而可得到单相铁素体钢。这也是工业上使用的铁素体不锈钢和耐热钢的基础。

（2）S点左移

合金元素使S点左移，因而合金钢共析体含碳量小于碳钢共析体0.77%的碳含量。例如钢中含13%Cr时，共析体的含碳虽仅为0.3%。

（3）F点左移

铁碳合金E点相应碳含量为2.11%，当钢中含有合金元索时，E点相应的碳含量小于2.11%，使合金钢在较低的碳含量下出现共晶莱氏体。

3．细化奥氏体晶粒

当合金元素形成难溶化合物（TiC、NbC、Al2O3、AlN等）时，这些化合物存在于奥氏体晶界上，机械地阻止奥氏体晶粒长大，使奥氏体冷却转变后的组织细小，因而起着细晶强化的作用。

4．提高钢的淬透性

奥氏体溶有合金元素时，其中合金元素的原子扩散能力小，而且还降低奥氏体中铁、碳原子的扩散能力，因而使奥氏体稳定性增高，不容易向珠光体转变。反映在C曲线上，使C曲线右移（Co元素例外）而使淬火临界冷却速度减小，提高淬透性。因此，合金钢不仅可提高整体截面力学性能，而且可以减小淬火变形和开裂的危险性。但是，合金元素使C曲线右移的同时，降低了Ms点。Ms点降低，会使合金钢淬火后的残余奥氏体量增加，对提高硬度和耐磨性不利。

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