2.4. 合金化的作用第三种改变钢的性能的方法是：除了加入碳以外再加入合金元素 。大概有20多种合金元素可以加到合金钢中 ， 且各种不同的合金元素对钢的金相组织、冷却速度、回火温度、保温时间都有着很大的影响 。这种方法实际上是改变了奥氏体和铁素体之间的转换点 ， 改变了固溶和扩散的速度 ， 同时与其他元素争夺从而形成金属化合物（例如：碳化物和氮化物） 。对于合金化如何影响热处理条件、金相组织和机械性能则需要大量的实验数据积累来得到 。然而根据一定的基础理论 ， 通过计算机辅助的方法还是能够让工程技术人员来预测合金化对钢的金相组织、性能和热轧、热处理、冷轧过程的影响 。
合金化对钢的一个非常好的作用体现在钢的高强度和良好的可焊性 。这种性能上的提升仅仅通过碳是不够的 ， 因为碳在焊接中会产生脆性区域 。通过降低碳含量并加入少量像镍(nickel)和锰(manganese)等强化材料可以实现钢的高强度和良好的可焊性 。理论上金属强度的提高可以通过提高晶格对位错(dislocation)（位错是晶体和晶格中的缺陷 ， 金属的成形变化是位错在晶体内运动的结果）运动的阻力来实现 。当像镍等元素存在于铁素体固溶物里面的时候 ， 镍原子嵌入到铁的晶格中阻止了位错运动 ， 这种现象叫做固溶强化(solution hardening) 。一种更加有效的提高强度的方法是析出强化(precipitation) ， 在这种方法中合金元素（例如：钛(titanium)、铌(niobium)、钒(vanadium)）在钢的冷却过程中不是存在于铁素体的固溶体中 ， 而是形成细小的、分散的碳化物或氮化物晶体 ， 这些晶体能够非常有效的阻止位错运动 。此外 ， 大多数这种类型的晶体能够形成很小的晶粒(gain) ， 这些细小的晶粒的析出具有成核作用 ， 能够在金属冷却再结晶(recrystallization)过程中阻止经历的长大 。产生细晶是另外一种钢的强化方法 ， 因为晶界同样能够阻止位错运动 。
由于合金元素通过阻止原子在铁晶格中扩散来减缓同素异形体的转化 ， 因此合金化同样能够给热处理带来很大的影响 ， 例如 ， 通常由快速淬火得到的马氏体也可以通过降低淬火速度来得到 。通过减慢淬火速度能够减少金属的内部应力(internal stress) ， 更为重要的是能够得到更厚的淬火深度 。更好的淬透性可以通过添加锰、钼(molybdenum)、铬(chromium)元素来获得 。此外 ， 这些元素还能实现更高的回火温度 ， 从而使钢在同样的硬度和强度下具有更好的延展性 。
2.5. 性能检测通常钢的性能的检测都是从检测硬度开始的 。硬度的检测是通过在钢的表面按压金刚石椎体或硬钢球来实现的 。维氏硬度的测定人员使用顶角(included angle)为136°的金刚石棱锥体作为压头(indenter) ， 然后给压头施加10千克力（kgf）、30kgf或50kgf的载荷 ， 印记的对角线通过光学仪器测量得到 。维氏硬度通过施加的千克力除以印记的面积来表示 ， 单位是千克力每平方毫米（kgf/mm^2） 。抗拉强度(tensile strength)和屈服强度(yield strength)通过在液压机上拉标准的机加工样件 ， 并且记录样件在拉长过程中（直至拉断）的拉力变化来得到 。评判钢在冷成型过程中的重要指标--屈服强度等于伸长量为0.2%时的拉力除以被拉样件的横截面积 。使用摆锤撞击一个标准的带有切口的棱柱样件 ， 记录击断样件时所做的功 ， 从而可以得到材料的冲击韧性(impact toughness) 。冲击韧性需要在不同的温度下测量获得 ， 因为随着温度的降低 ， 材料的脆性会增加 。
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