合金元素在鋼中的作用

碳（C）：

碳對(duì)鋼的力學(xué)性能有重要影響。在熱作模具鋼中，隨著含碳量的增加，鋼的強(qiáng)度、硬度和耐磨性提高，但塑性和韌性降低。對(duì)于冷作模具鋼，含碳量的增加會(huì)提升抗彎強(qiáng)度和耐磨性，而含碳量的減少則增強(qiáng)韌性，但會(huì)降低抗彎強(qiáng)度和耐磨性。因此，抗沖擊及高強(qiáng)韌冷作模具鋼的含碳量通?？刂圃?.5%-0.7%，而高耐磨性模具鋼的含碳量則達(dá)到1.2%-2.3%。碳還能提高鋼的淬透性，但會(huì)降低耐蝕性、焊接性能和冷成形性能。

鉻（Cr）：

鉻能顯著提升鋼的耐蝕性和抗氧化性，增大淬透性，產(chǎn)生二次硬化效應(yīng)，形成特殊碳化物以提高耐磨性。同時(shí)，鉻在改善鋼的使用性能時(shí)，不會(huì)損害其工藝性能。此外，鉻還能提高鋼的高溫強(qiáng)度，是冷作、熱作和塑料模具鋼的基本合金元素。

鉬（Mo）：

鉬能增強(qiáng)鋼的二次硬化能力、高溫強(qiáng)度和抗蠕變性能，提高抗過熱敏感性和淬透性，同時(shí)抑制回火脆性。在耐蝕塑料模具鋼中，鉬還能提高氧化物介質(zhì)中的耐蝕性，但會(huì)增加脫碳的傾向。

鎢（W）：

鎢在鋼中的作用與鉬相似，能形成堅(jiān)硬穩(wěn)定的碳化物，提高淬、回火鋼的紅硬性。鎢在增強(qiáng)耐磨性和抗過熱敏感性方面優(yōu)于鉬，但含鎢量過高會(huì)顯著降低鋼的韌性。

釩（V）：

釩能細(xì)化晶粒，顯著提高耐磨性和二次硬化能力，同時(shí)提高抗過熱敏感性。但釩含量過多會(huì)惡化鋼的可鍛造性能和磨削性能，因此鋼中的釩含量一般控制在0.2%-2%左右。

鎳（Ni）：

鎳是唯一能同時(shí)提高鋼的強(qiáng)度、淬透性和韌性的元素，但對(duì)耐磨性和二次硬化性能無(wú)顯著貢獻(xiàn)。鎳會(huì)惡化工藝性能，如可鍛性、軟化性和切削性，因此在冷作模具鋼中較少應(yīng)用。但在大截面的熱作模具鋼和塑料模具鋼中，加入少量鎳以提高淬透性和韌性。

錳（Mn）：

錳能顯著提高淬透性，降低Ms點(diǎn)，增加淬火后鋼中殘余奧氏體量，從而減少淬火后的尺寸變形。錳是空淬微變形冷作模具鋼的基本成分，也是高碳奧氏體無(wú)磁模具鋼的主要合金元素。但錳會(huì)加劇回火脆性和過熱敏感性，因此宜與其他合金元素復(fù)合添加。在抗沖擊及高韌性的冷作模具鋼中，錳的含量受到限制（Mn≦0.6%-0.8%）。

硅（Si）：

硅能顯著提高鋼的變形抗力和沖擊疲勞抗力，提高回火穩(wěn)定性和抗氧化性能，但會(huì)降低鋼的塑性、韌性和增大脫碳傾向。在傳統(tǒng)抗沖擊鋼中，硅的含量為0.5%-2.0%。硅含量較高時(shí)，易導(dǎo)致加熱保溫過程中鋼中碳的石墨化。

鈷（Co）：

鈷能提高高速鋼的二次硬化效果，即提高紅硬性；顯著改善含鎳馬氏體時(shí)效鋼的強(qiáng)韌性，使其具有優(yōu)異的綜合力學(xué)性能；同時(shí)提高耐熱鋼和熱作模具鋼的耐熱性和熱強(qiáng)性。

硫（S）：

硫是鋼中的有害元素，與鐵和錳化合生成FeS和MnS，增加鋼的熱脆性，降低強(qiáng)度和韌性。但硫能改善鋼的切削性能，因此發(fā)展了含硫易切削鋼。

磷（P）：

磷也是鋼中的有害元素，增加鋼的脆性，尤其是低溫脆性（冷脆），并提高回火脆性的敏感性。但當(dāng)磷與錳共存時(shí)，即使在高溫回火范圍內(nèi)也會(huì)產(chǎn)生回火脆性。然而，磷能提高鋼的強(qiáng)度和耐蝕性能，因此發(fā)展了含磷的低合金鋼和鋼軌鋼，以提高它們的耐蝕性、耐磨性和抗壓性能。