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（碳）钢中加入合金元素后，由于本身的扩散能力很差，同时，大多数合金元素都会降低碳原子的扩散能力，从而增大基本相（固溶体、金属化合物）的稳定性，使钢在热处理时的各种转变被推迟和滞后。可见，合金元素的作用是通过影响热处理工艺过程中的相变显现出来。
合金元素在钢中的存在形式主要有两种：一是溶于铁的晶格中（溶于固溶体——铁素体和奥氏体）；二是与碳形成碳化物（合金渗碳体、合金碳化物、特殊碳化物）。钢中加入合金元素后，由于本身的扩散能力很差，同时，大多数合金元素又会降低碳原子的扩散能力，从而增强了基本相的稳定性。
一、论据一
在机械制造业中的大多数场合，人们使用的钢不是碳钢，而是合金钢。这是因为，碳钢在淬火时或许得不到人们所需厚度的马氏体层或因淬火时的变形、开裂倾向太大，即碳钢的淬透性差。因此不用碳钢的主要原因是：过冷奥氏体的稳定性差，而导致碳钢的淬透性差。也就是说，合金钢在淬火时过冷奥氏体的稳定性因合金元素的加入而增大，那么淬透性提高。
除Co以外，大多数合金元素都使钢的过冷奥氏体稳定性提高，不同程度地使C曲线右移，提高钢的淬透性。其中Mn、Si、Ni等，使C曲线右移而不改变其形状。如图1-1（a）所示；强碳化物形成元素Cr、W、Mo、V、Ti 等，不仅使C曲线右移，同时还将珠光体和贝氏体转变分成两个区域。如图1-1（b）所示。
但值得注意的是，只有合金元素完全溶于奥氏体中才会使 C 曲线右移，提高钢的淬透性。如果碳化物形成元素未能溶入奥氏体，而是以未溶碳化物微粒形式存在，在冷却过程中却会促进过冷奥氏体分解，而加速珠光体的相变，这样反而会降低钢的淬透性。
图 1—1 合金元素对 C 曲线的影响
（a）Ni、Si、Mn的影响 （b）Cr、W、Mo的影响
二、论据二
（一）主加元素
主加元素是指这些元素分别加入或复合加入，对提高钢的淬透性起主导作用的元素（如Si、Mn、Cr、Ni等）称为主加元素。也可以说，主加元素是“非加或必须加的元素”。
例如，Mn可以提高钢的常温强度、硬度及耐磨性，含量高时，焊接应力增加。Mn可使钢的高温短时强度提高，但对持久强度和蠕变极限及没有明显的影响。
Cr能提高钢的强度。Cr对提高钢的高温组织稳定性能——抵制珠光体球化、石墨化、抗高温氧化有明显效果，并能提高抗腐蚀性。
（二）辅加元素
辅加元素是指根据需要（达到某种目的）再加入的元素。如细化晶粒元素（防止晶粒长大）可加Ti或V。原因是Ti或V与碳化合生成稳定性高的、高度弥散分布在奥氏体晶界上的特殊碳化物，可有效（强烈）阻止奥氏体晶界移动。
又如，提高红硬性可在钢中加入“大量”的W或Mo。它们可极大地增大过冷奥氏体的稳定性和降低Ms（Mf）点，具有很高的回火稳定性。而此时淬火钢的组织（过饱和固溶体+残余奥氏体+特殊碳化物）在回火时不易转变，需在更高的回火温度下，才会转变为回火马氏体+特殊碳化物。
再如，获得特殊性能可加入“大量”的Cr或Ni。此时可使钢的组织保持为单相的铁素体或奥氏体（不锈钢），并且随温度的升高或降低，组织仍保持不变，即稳定性高则不会发生固态相变。
三、论据三
由于稳定性增大，在宏观上表现出：
1.改变相图中特殊点的位置。
相图是“转变点连成的转变线”一个平面坐标图形。例如，除Mn、Ni、N、Co、Cu外，都会使A1（A3）点升高。
2.合金钢在热处理时的各种转变推迟和滞后。
（1）加热时，在相同（含碳）条件下，合金钢较碳钢有更高的加热温度和更长的保温时间。
（2）冷却时，除Co外，只要所加元素溶于奥氏体，都会使过冷奥氏体的稳定性增大，淬透性提高。
3.回火时。
（1）增大了淬火钢的回火稳定性（回火抗力），故在相同的回火温度下或回火后硬度相同的条件下，合金钢较碳钢有更高的硬度或有更好的韧性，即合金钢（在相同条件下）有更好的使用性能。
（2）产生二次硬化，提高钢的红硬性。能产生二次硬化的钢有更高的回火稳定性（回火抗力）。
上述分析可知：稳定性与淬透性的关系、淬透性与使用性能的关系，是一种因果关系。因此，合金元素在钢中的作用是：增大钢中基本相的稳定性。
钢合金化的目的是：为改善钢的热处理工艺性能，从而来提高钢的使用性能。？笸（作者单位：江西机电职业技术学院）
合金元素在钢中的存在形式主要有两种：一是溶于铁的晶格中（溶于固溶体——铁素体和奥氏体）；二是与碳形成碳化物（合金渗碳体、合金碳化物、特殊碳化物）。钢中加入合金元素后，由于本身的扩散能力很差，同时，大多数合金元素又会降低碳原子的扩散能力，从而增强了基本相的稳定性。
一、论据一
在机械制造业中的大多数场合，人们使用的钢不是碳钢，而是合金钢。这是因为，碳钢在淬火时或许得不到人们所需厚度的马氏体层或因淬火时的变形、开裂倾向太大，即碳钢的淬透性差。因此不用碳钢的主要原因是：过冷奥氏体的稳定性差，而导致碳钢的淬透性差。也就是说，合金钢在淬火时过冷奥氏体的稳定性因合金元素的加入而增大，那么淬透性提高。
除Co以外，大多数合金元素都使钢的过冷奥氏体稳定性提高，不同程度地使C曲线右移，提高钢的淬透性。其中Mn、Si、Ni等，使C曲线右移而不改变其形状。如图1-1（a）所示；强碳化物形成元素Cr、W、Mo、V、Ti 等，不仅使C曲线右移，同时还将珠光体和贝氏体转变分成两个区域。如图1-1（b）所示。
但值得注意的是，只有合金元素完全溶于奥氏体中才会使 C 曲线右移，提高钢的淬透性。如果碳化物形成元素未能溶入奥氏体，而是以未溶碳化物微粒形式存在，在冷却过程中却会促进过冷奥氏体分解，而加速珠光体的相变，这样反而会降低钢的淬透性。
图 1—1 合金元素对 C 曲线的影响
（a）Ni、Si、Mn的影响 （b）Cr、W、Mo的影响
二、论据二
（一）主加元素
主加元素是指这些元素分别加入或复合加入，对提高钢的淬透性起主导作用的元素（如Si、Mn、Cr、Ni等）称为主加元素。也可以说，主加元素是“非加或必须加的元素”。
例如，Mn可以提高钢的常温强度、硬度及耐磨性，含量高时，焊接应力增加。Mn可使钢的高温短时强度提高，但对持久强度和蠕变极限及没有明显的影响。
Cr能提高钢的强度。Cr对提高钢的高温组织稳定性能——抵制珠光体球化、石墨化、抗高温氧化有明显效果，并能提高抗腐蚀性。
（二）辅加元素
辅加元素是指根据需要（达到某种目的）再加入的元素。如细化晶粒元素（防止晶粒长大）可加Ti或V。原因是Ti或V与碳化合生成稳定性高的、高度弥散分布在奥氏体晶界上的特殊碳化物，可有效（强烈）阻止奥氏体晶界移动。
又如，提高红硬性可在钢中加入“大量”的W或Mo。它们可极大地增大过冷奥氏体的稳定性和降低Ms（Mf）点，具有很高的回火稳定性。而此时淬火钢的组织（过饱和固溶体+残余奥氏体+特殊碳化物）在回火时不易转变，需在更高的回火温度下，才会转变为回火马氏体+特殊碳化物。
再如，获得特殊性能可加入“大量”的Cr或Ni。此时可使钢的组织保持为单相的铁素体或奥氏体（不锈钢），并且随温度的升高或降低，组织仍保持不变，即稳定性高则不会发生固态相变。
三、论据三
由于稳定性增大，在宏观上表现出：
1.改变相图中特殊点的位置。
相图是“转变点连成的转变线”一个平面坐标图形。例如，除Mn、Ni、N、Co、Cu外，都会使A1（A3）点升高。
2.合金钢在热处理时的各种转变推迟和滞后。
（1）加热时，在相同（含碳）条件下，合金钢较碳钢有更高的加热温度和更长的保温时间。
（2）冷却时，除Co外，只要所加元素溶于奥氏体，都会使过冷奥氏体的稳定性增大，淬透性提高。
3.回火时。
（1）增大了淬火钢的回火稳定性（回火抗力），故在相同的回火温度下或回火后硬度相同的条件下，合金钢较碳钢有更高的硬度或有更好的韧性，即合金钢（在相同条件下）有更好的使用性能。
（2）产生二次硬化，提高钢的红硬性。能产生二次硬化的钢有更高的回火稳定性（回火抗力）。
上述分析可知：稳定性与淬透性的关系、淬透性与使用性能的关系，是一种因果关系。因此，合金元素在钢中的作用是：增大钢中基本相的稳定性。
钢合金化的目的是：为改善钢的热处理工艺性能，从而来提高钢的使用性能。？笸（作者单位：江西机电职业技术学院）