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在钢中加入合金元素后，钢的基本组元铁和碳与加入的合金元素会发生交互作用。钢的合金化目的是希望利用合金元素与铁、碳的相互作用和对铁碳相图及对钢的热处理的影响来改善钢的组织和性能。
相互作用
合金元素与铁、碳的相互作用
合金元素加入钢中后，主要以三种形式存在钢中。即:与铁形成固溶体;与碳形成碳化物;在高合金钢中还可能形成金属间化合物。
1. 溶于铁中
几乎所有的合金元素(除pb外)都可溶入铁中, 形成合金铁素体或合金奥氏体, 按其对α-fe或γ-fe的作用, 可将合金元素分为扩大奥氏体相区和缩小奥氏体相区两大类。
扩大γ相区的元素-亦称奥氏体稳定化元素, 主要是mn、ni、co、c、n、cu等, 它们使a3点(γ-fe α-fe的转变点)下降, a4点( γ-fe的转变点)上升, 从而扩大γ-相的存在范围。其中ni、mn等加入到一定量后, 可使γ相区扩大到室温以下, 使α相区消失, 称为完全扩大γ相区元素。另外一些元素(如c、n、cu等), 虽然扩大γ相区, 但不能扩大到室温, 故称之为部分扩大γ相区的元素。
由于过冷奥氏体稳定性增大, 合金钢在正火状态下可得到层片距离更小的珠光体, 或贝氏体甚至马氏体组织, 从而强度大为增加。mn、cr、cu的强化作用较大, 而si、al、v、mo等在一般含量(例如一般结构钢的实际含量)下影响很小。
3. 对淬火、回火状态下钢的机械性能的影响
合金元素对淬火、回火状态下钢的强化作用最显著, 因为它充分利用了全部的四种强化机制。淬火时形成马氏体, 回火时析出碳化物, 造成强烈的第二相强化，同时使韧性大大改善, 故获得马氏体并对其回火是钢的最经济和最有效的综合强化方法。
合金元素加入钢中, 首要的目的是提高钢的淬透性, 保证在淬火时容易获得马氏体。其次是提高钢的回火稳定性, 使马氏体的保持到较高温度，使淬火钢在回火时析出的碳化物更细小、均匀和稳定。这样, 在同样条件下, 合金钢比碳钢具有更高的强度。
3. 成分特点
(1) 中碳:碳含量一般在0.25%~0.50%之间，以0.4%居多;
(2) 加入提高淬透性的元素cr、mn、ni、si等:这些合金元素除了提高淬透性外，还能形成合金铁素体，提高钢的强度。如调质处理后的40cr钢的性能比45钢的性能高很多;
(3) 加入防止第二类回火脆性的元素:含ni、cr、mn的合金调质钢，高温回火慢冷时易产生第二类回火脆性。在钢中加入mo、w可以防止第二类回火脆性，其适宜含量约为0.15%~0.30%mo或0.8%~1.2%的w。
45钢与40cr钢调质后性能的对比
钢号及热处理状态 截面尺寸/ mm sb/ mpa ss/mpa d5/ % y/% ak/kj/m2
45钢 850℃水淬, 550℃回火 f50 700 500 15 45 700
40cr钢 850℃油淬, 570℃回火 f50 (心部) 850 670 16 58 1000
2、日本硅钢牌号表示方法:  
(1)冷轧无取向硅钢带:由公称厚度(扩大100倍的值)+代号a+铁损保证值(将频率50hz， 磁通密度为1.5t时的铁损值扩大100倍后的值)。
如50a470表示厚度为0.5mm，铁损保证值为≤4.7的冷轧无取向硅钢带。
(2)冷轧取向硅钢带:由公称厚度(扩大100倍的值)+代号g:表示普通材料，p:表示高取向性材料+铁损保证值(将频率50hz， 磁通密度为1.7t时的铁损值扩大100倍后的值)。如30g130表示厚度为0.3mm，铁损保证值为≤1.3的冷轧取向硅钢带。

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