合金元素及奧氏體含量對熱處理工藝性能的影響，主要表現(xiàn)在對奧氏體加熱時轉(zhuǎn)變、分解轉(zhuǎn)變、回火轉(zhuǎn)變的影響上。

一、合金元素對加熱時轉(zhuǎn)變的影響

合金元素影響加熱時奧氏體形成的速度和奧氏體晶粒的大小。

１、對奧氏體形成速度的影響

Cr、Mo、W、V等強碳化物形成元素與碳的親合力大，形成難溶于A中的合金碳化物顯著阻礙碳的擴散，大大減慢A形成速度。為了加速碳化物的溶解和A成分的均勻化，必須提高加熱溫度并保溫更長的時間。Co、Ni等部分非碳化物形成元素，因增大碳的擴散速度，使A的形成速度加快。Al、Si、Mn等合金元素對A形成速度影響不大。

２、對奧氏體晶粒大小的影響

大多數(shù)合金元素有阻止A晶粒長大的作用，但影響程度不同。碳化物形成元素的作用最明顯，因形成的碳化物在高溫下較穩(wěn)定，不易溶于A中，能阻礙其晶界外移，顯著細(xì)化晶粒。

按照對晶粒長大作用的影響，合金元素可分為：

①強烈阻止晶粒長大的元素：V、Ti、Nb、Zr等。Al在鋼中易形成高熔點AlN、2 3 Al O細(xì)質(zhì)點，也強烈阻止晶粒長大。

②中等阻礙晶粒長大的元素：W、Mo、Cr。

③對晶粒長大影響不大的元素：Si、Ni、Cu。

④促進晶粒長大的元素：Mn、P、B也略有此傾向。由于錳鋼有較強的過熱傾向，其加熱溫度不應(yīng)過高，保溫時間應(yīng)較短。

二、合金元素對過冷奧氏體分解轉(zhuǎn)變的影響

除Co外，幾乎所有合金元素都增大過冷A的穩(wěn)定性，推遲P類型轉(zhuǎn)變，使C曲線右移，即提高鋼的淬透性。這是鋼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、Cr、Si、Ni、B等。微量B（0.0005～0.003％）即能明顯提高淬透性，但其作用不穩(wěn)定。Mo的價格較貴，不單純作提高淬透性的元素使用。必須指出，加入的合金元素，只有完全溶于A中時才能提高淬透性，如果未完全溶解，則碳化物會成為P形成的核心，反而使鋼的淬透性降低。另外，兩種或多種合金元素的同時加入對淬透性的影響，比單元素的影響總和還強得多，例如鉻錳鋼、鉻鎳鋼等。

除Co、Al外，多數(shù)合金元素使Ms、Mf點下降。其作用強度的次序是；Mn、Cr、Ni、Mo、W、Si。其中Mn的作用最強，Si實際上無影響。Ms、Mf點的下降，使鋼中殘余A量增多，許多高碳高合金鋼中的殘余A量可高達30～40％以上。殘余A量過多時鋼的硬度和疲勞抗力下降，因此須進行冷處理（將鋼冷至Mf點以下）以使其轉(zhuǎn)變?yōu)镸；或進行多次回火，使殘余A因析出合金碳化物而使Ms、Mf點上升，并在冷卻過程中轉(zhuǎn)變?yōu)镸或B(即發(fā)生所謂二次淬火)。

此外，合金元素還影響M的形態(tài)，Mn、Cr、Ni、Mo、Co等均增大片狀M形成的傾向。

三、合金元素對回火轉(zhuǎn)變的影響

１、提高回火穩(wěn)定性

合金元素在回火過程中推遲M的分解和殘余A的轉(zhuǎn)變（即將其推向較高溫度）；提高F的再結(jié)晶溫度；使碳化物難以聚集長大而保持較大的彌散度，因此提高了鋼對回火軟化的抗力，即提高了鋼的回火穩(wěn)定性。使得合金鋼在相同溫度下回火時，比同樣碳含量的碳鋼具有更高的硬度和強度（對工具鋼和耐熱鋼特別重要），或者在保證相同強度的條件下，可在更高的溫度下回火，而使韌性更好些（對結(jié)構(gòu)鋼很重要）。提高回火穩(wěn)定性作用較強的合金元素有；V、Si、Mo、W、Ni、Mn、Co等。

２、產(chǎn)生二次硬化

一些Mo、W、V含量較高的鋼回火時，硬度不是隨回火溫度的升高單調(diào)降低，而是到某一溫度（約400℃）后反而開始增大，并在另一更高溫度（一般為550℃左右）達到峰值，如圖1所示。這是回火過程的二次硬化現(xiàn)象，與回火析出物的性質(zhì)有關(guān)。

①當(dāng)回火溫度低于約450℃時，鋼中析出滲碳體；在450℃以上滲碳體溶解，鋼中開始沉淀出彌散穩(wěn)定的難熔碳化物Mo C 2、W C 2、VC，使硬度重新升高，而在550℃左右沉淀過程完成時，硬度達到峰值。稱為沉淀硬化。此類合金元素有V、W、Mo、Cr、Ni、Co。

②二次硬化也可以由回火時冷卻過程中殘余A轉(zhuǎn)變?yōu)镸的二次淬火所引起。產(chǎn)生此類二次硬化效應(yīng)的合金元素有Mn、Mo、W、Cr、Ni、Co、V。

３、增大回火脆性

和碳鋼一樣，合金鋼也產(chǎn)生回火脆性，而且更顯著，這是合金元素的不利影響。圖2為鎳鉻鋼的韌性與回火溫度的關(guān)系。250～400℃間的第一類回火脆性，是由相變機制本身決定的，無法消除，只能避開，但加入1～3％Si，可使其溫區(qū)移向較高溫度。450～600℃間發(fā)生的第二類回火脆性，主要與某些雜質(zhì)元素以及合金元素本身在原奧氏體晶界上的嚴(yán)重偏聚有關(guān)，多發(fā)生在含Mn、Cr、Ni等元素的合金鋼中，這是一種可逆回火脆性，回火后快冷，抑制雜質(zhì)元素向晶界偏聚，可防止其發(fā)生。鋼中加入適當(dāng)?shù)腗o或W（0.5％Mo，1％W），因強烈阻礙和延遲雜質(zhì)元素等往晶界的擴散偏聚，也可基本上消除這類脆性。