合金元素及其含量對熱處理工藝性能的影響，主要表現(xiàn)在對加熱、冷卻和回火過程中相變的影響上。
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 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。
手持式合金分析儀
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*溶于A 中時才能提高淬透性，如果未*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*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
