一般的な合金元素には、クロム、ニッケル、モリブデン、タングステン、バナジウム、チタン、ニオブ、ジルコニウム、コバルト、シリコン、マンガン、アルミニウム、銅、ホウ素、希土類などがあります。 リン、硫黄、および窒素も、一部の鋼種 (11SMn30 など) では合金として機能します。
1. クロム (Cr) クロムは、鋼の焼入れ性を高めることができ、二次硬化の効果があり、鋼を脆くすることなく、炭素鋼の硬度と耐摩耗性を向上させることができます。 含有量が12％を超えると、鋼は良好な高温耐酸化性および耐酸化腐食性を有し、鋼の熱強度も増加します。 クロムは、ステンレスの耐酸鋼や耐熱鋼の主な合金元素です。 クロムは、圧延状態の炭素鋼の強度と硬度を向上させ、伸びと絞りを減らすことができます。 クロム含有量が15％を超えると、強度と硬度が低下し、それに応じて伸びと絞りが増加します。 焼入れ焼戻し構造におけるクロムの主な機能は、焼入れ性を向上させることであり、焼入れ焼戻し後の鋼の総合的な機械的特性が向上します。 浸炭鋼では、クロム含有炭化物も形成される可能性があり、それによって材料の表面抵抗が改善されます。 研磨性。 クロム含有ばね鋼は、熱処理中に容易に脱炭されません。 クロムは、工具鋼の耐摩耗性、硬度、赤硬度を向上させ、焼戻し安定性に優れています。 電熱合金では、クロムは合金の耐酸化性、耐性、および強度を向上させることができます。
2. ニッケル（Ni） 鋼中のフェライトを強化し、パーライトを微細化します。 全体的な効果は強度の増加であり、可塑性への影響は重要ではありません。 一般的に言えば、焼入れや焼戻し処理を行わずに圧延、焼きならし、または焼きなました状態で使用される低炭素鋼の場合、特定のニッケル含有量は、靭性を大幅に低下させることなく鋼の強度を高めることができます。 鋼の強度を向上させる一方で、ニッケルは他の合金元素よりも鋼の靭性、可塑性、およびその他のプロセス特性への損傷が少なくなります。 中炭素鋼の場合、ニッケルはパーライト変態温度を下げるため、パーライトが薄くなります。 また、ニッケルは共析点の炭素量を減少させるため、同じ炭素量の炭素鋼よりもパーライトの数が多くなります。 ニッケル含有パーライトフェライト鋼の強度は、同じ炭素含有量の炭素鋼よりも高くなります。 逆に、鋼の強度が同じであれば、ニッケル含有鋼の炭素含有量を適切に減らすことができるので、鋼の靭性および可塑性を向上させることができる。 ニッケルは、鋼の疲労に対する耐性を高め、ノッチに対する鋼の感受性を低下させることができます。 ニッケルは、鋼の低温脆性遷移温度を低下させます。これは、低温鋼にとって非常に重要です。 3.5パーセントのニッケルを含む鋼は-100度で使用でき、9パーセントのニッケルを含む鋼は-196度で使用できます。 ニッケルは鋼の耐クリープ性を向上させないため、一般に熱的に強い鋼の強化元素としては使用されません。 また、鋼に添加されたニッケルは、酸だけでなくアルカリにも強く、大気や塩分に対しても耐食性があります。 ニッケルは、耐酸性ステンレス鋼の重要な元素の 1 つです。
3. モリブデン（Mo） モリブデンは、鋼の焼入れ性と熱強度を改善し、焼戻し脆性を防ぎ、特定の媒体で残留磁気と保磁力と耐食性を高めます。
4. タングステン（W） タングステンは、鋼中に炭化物を形成するほか、鉄に一部溶解して固溶します。 その効果はモリブデンの効果に似ています。 質量分率で計算すると、一般的な効果はモリブデンほど重要ではありません。 鋼中のタングステンの主なパターンは、焼戻し安定性、赤色硬度、熱強度、および炭化物の形成による耐摩耗性の向上です。 そのため、主に高速度鋼、熱間鍛造金型用鋼などの工具鋼に使用されます。タングステンの添加により、鋼の耐摩耗性と被削性が大幅に向上するため、タングステンが主な元素です。合金工具鋼の。
5. バナジウム（V） バナジウムは、炭素、アンモニア、酸素と強い親和性を持ち、対応する安定な化合物を形成します。 バナジウムは主に鋼中に炭化物の形で存在します。 その主な機能は、鋼の構造と粒子を微細化し、鋼の強度と靭性を低下させることです。 高温で固溶すると硬化性が増します。 逆に炭化物として存在すると焼入れ性を低下させる。 バナジウムは焼入れ鋼の焼き戻し安定性を高め、二次硬化効果を生み出します。 高速度工具鋼を除いて、鋼中のバナジウム含有量は一般に 0.5 パーセント以下です。 バナジウムは、通常の低炭素合金鋼の結晶粒を微細化し、焼きならし後の強度と降伏比、および低温特性を改善し、鋼の溶接性能を向上させることができます。 合金構造用鋼のバナジウムは、一般的な熱処理条件下で焼入れ性を低下させるため、構造用鋼のマンガン、クロム、モリブデン、タングステンと組み合わせて使用されることがよくあります。
6. チタン（Ti） チタンは窒素、酸素、炭素との親和性が強く、鉄よりも硫黄との親和性が強い。 したがって、それは優れた脱酸素剤であり、窒素と炭素を固定するのに有効な元素です。 チタンは強力な炭化物形成元素ですが、他の元素と結合して複雑な化合物を形成することはありません。 炭化チタンは結合力が強く、安定性があり、分解しにくいです。 鋼中で1000度以上に加熱すると、固溶体にゆっくりと溶解するだけです。 金属加工WeChat、内容が良く、注目に値します。 溶解する前の炭化チタン粒子は、粒成長を防止する効果があります。 チタンと炭素の間の親和性はクロムと炭素の間の親和性よりもはるかに大きいため、チタンはステンレス鋼に炭素を固定して粒界でのクロムの枯渇をなくし、それによって鋼の粒界腐食を排除または低減するためによく使用されます。 チタンは強力なフェライト形成元素の 1 つであり、鋼の A1 および A3 温度を大幅に上昇させます。 チタンは、通常の低合金鋼の可塑性と靭性を向上させることができます。 チタンが窒素や硫黄を固定し、炭化チタンを形成することで鋼の強度が増します。 正規化後、結晶粒は微細化され、炭化物を形成するための析出により、鋼の可塑性と衝撃靭性が大幅に向上します。 チタンを含む合金構造用鋼は、優れた機械的特性とプロセス特性を備えていますが、主な欠点は、焼入れ性がわずかに悪いことです。
7. ニオブ（Nb） ニオブは鋼に固溶し、固溶強化の役割を果たします。 オーステナイトに溶解すると、鋼の焼入れ性が大幅に向上します。 しかし、炭化物や酸化物粒子の形で、結晶粒を微細化し、鋼の焼入れ性を低下させます。 鋼の焼戻し安定性を高め、二次硬化効果があります。 微量のニオブは、延性や靭性に影響を与えることなく鋼の強度を高めることができます。 結晶粒微細化の効果により、鋼の衝撃靭性を改善し、脆性遷移温度を下げることができます。 含有量が炭素の 8 倍以上の場合、鋼中のほとんどすべての炭素を固定することができるため、鋼は良好な耐水素性を備えています。 オーステナイト鋼では、酸化媒体による鋼の粒界腐食を防ぐことができます。 固定炭素と析出硬化により、クリープ強度などの耐熱鋼の高温特性を向上させることができます。