鋼中常見合金元素作用各異，碳可提高硬度和強度，但含量過高會降低塑性和耐熱性；硅能提高淬火、正火和退火溫度，增強回火穩定性與抗氧化性，固溶強化提升強度等，不過會使焊接性能惡化；錳可提高淬透性，對低合金鋼強度提升顯著；鉻能增加淬透性，形成氧化膜提升耐腐蝕性，是不銹鋼重要元素；鎳可提高強度和韌性，改善耐腐蝕性，對低溫性能和抗蠕變性能有益；鉬能顯著提升強度、硬度、韌性和耐磨性，增強耐腐蝕與高溫性能，常用于高速切削工具鋼等；

一、鉻（Cr）的作用

• 提高強度和耐磨性：在結構鋼和工具鋼中，鉻能顯著提高強度、硬度和耐磨性，但會降低塑性和韌性。
• 抗氧化和耐腐蝕：鉻又能提高鋼的抗氧化性和耐腐蝕性，是不銹鋼、耐熱鋼的重要合金元素。當含量超過12%時，使鋼有良好的高溫抗氧化性和耐氧化性介質腐蝕的作用，并增加鋼的熱強性。
• 影響淬透性和組織：鉻是中等碳化物形成元素，增加鋼的淬透性并有二次硬化作用，可提高高碳鋼的耐磨性。隨著鉻含量增加，可形成多種碳化物。溶于滲碳體中的鉻，提高了碳化物的熱力穩定性，阻止了碳化物的分解，抑制了石墨化的產生。

二、鎳（Ni）的作用

• 提高強度并保持韌性：鎳能提高鋼的強度，而又保持良好的塑性和韌性。鎳對酸堿有較高的耐腐蝕能力，在高溫下有防銹和耐熱能力。
• 細化珠光體（針對中碳鋼）：在中碳鋼中，鎳降低珠光體轉變溫度，使珠光體變細；又降低共析點的含碳量，與相同碳含量的碳素鋼相比，其珠光體數量較多，使含鎳的珠光體 - 鐵素體鋼的強度較相同碳含量的碳素鋼高。反之，若使鋼的強度相同，含鎳鋼的碳含量可以適當降低，從而能使鋼的韌性和塑性有所提高。
• 提高抗疲勞和降低缺口敏感性：鎳可以提高鋼對疲勞的抗力和減小鋼對缺口的敏感性。含鎳3.5%的鋼可在 - 100℃時使用，含鎳9%的鋼則可在 - 196℃時工作。

三、鉬（Mo）的作用

• 提高淬透性和熱強性：鉬在鋼中能提高淬透性和熱強性，防止回火脆性，增加剩磁和矯頑力。在調質鋼中，能使較大斷面的零件淬深、淬透，提高鋼的抗回火性或回火穩定性，使零件可以在較高溫度下回火，從而更有效地消除（或降低）殘余應力，提高塑裂和磨損等的抗力。
• 改善滲碳層性能：在滲碳鋼中除了具有上述作用外，還能在滲碳層中降低碳化物在晶界上形成連續網狀的傾向，減少滲碳層中殘留的奧氏體，相對地增加了外表層的耐磨性。
• 提高耐蝕性：在不銹耐酸鋼中，鉬能進一步提高對有機酸（如蟻酸、醋酸、草酸等）以及過氧化氫、硫酸、亞硫酸、硫酸鹽、酸性染料、漂白粉液等的抗蝕性。特別是由于鉬的加入，防止了氯離子的存在所產生的點腐蝕傾向。

四、硅（Si）的作用

• 提高強度指標：硅能顯著提高鋼的彈性極限、屈服點和抗拉強度，故廣泛用于作彈簧鋼。含1 - 4%的硅，強度可提高15 - 20%。
• 改善抗氧化和抗腐蝕：硅和鉬、鎢、鉻等結合，有提高抗腐蝕性和抗氧化的作用，可制造耐熱鋼。含硅1 - 4%的低碳鋼，具有極高的導磁率，用于電器工業做矽鋼片。
• 脫氧作用：在煉鋼過程中加硅作為還原劑和脫氧劑。

五、錳（Mn）的作用

• 脫氧和脫硫：在煉鋼過程中，錳是良好的脫氧劑和脫硫劑。
• 提高強度和硬度：錳能提高鋼的強度和硬度，提高鋼的淬性，改善鋼的熱加工性能。如16Mn鋼比A3屈服點高40%。含錳11 - 14%的鋼有極高的耐磨性，用于挖土機鏟斗，球磨機襯板等。

六、鈦（Ti）的作用

• 脫氧和改善組織：鈦是鋼中強脫氧劑，它能使鋼的內部組織致密，細化晶粒力；降低時效敏感性和冷脆性，改善焊接性能。
• 防止晶間腐蝕（在特定不銹鋼中）：在鉻18鎳9奧氏體不銹鋼中加入適當的鈦，可避免晶間腐蝕。

七、釩（V）的作用

• 細化組織和提高性能：0.5%的釩可細化組織晶粒，提高強度和韌性。

八、鎢（W）的作用

• 形成高硬度碳化物：鎢熔點高，比重大，與碳形成碳化鎢有很高的硬度和耐磨性。
• 提高高溫性能：鎢在鋼中除形成碳化物外，部分地溶入鐵中形成固溶體，其作用與鉬相似，按質量分數計算，一般效果不如鉬顯著。鎢在鋼中主要是增加回火穩定性、紅硬性、熱強性以及由于形成碳化物而增加的耐磨性，主要用于工具鋼，如高速鋼、熱鍛模具用鋼等。在優質彈簧鋼中形成難熔碳化物，在較高溫度回火時，能減緩碳化物的聚集過程，保持較高的高溫強度。

九、鈮（Nb）的作用

• 細化晶粒和降低敏感性：鈮能細化晶粒和降低鋼的過熱敏感性及回火脆性，提高強度，但塑性和韌性有所下降。在普通低合金鋼中加鈮，可提高抗大氣腐蝕及高溫下抗氫、氮、氨腐蝕能力。

十、硼（B）的作用

• 提高淬透性：微量硼在晶界上阻抑鐵素體晶核的形成，從而延長奧氏體的孕育期，提高鋼的淬透性。但隨著鋼中碳含量的增加，此種作用逐漸減弱以至完全消失。

合金鋼中鉻元素的添加比例

鎳在合金鋼中的具體應用案例

鉬對合金鋼耐腐蝕性能的影響

硅元素在合金鋼中的脫氧機制