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合金元素加入钢中后,主要以三种形式存在钢中。即:与铁形成固溶体;与碳形成碳化物;在高合金钢中还可能形成金属间化合物。
缩小γ相区元素——亦称铁素体稳定化元素, 主要有Cr、Mo、W、V、Ti、Al、Si、B、Nb、Zr等。它们使A3点上升, A4点下降(铬除外, 铬含量小于7%时, A3点下降; 大于7%后,A3点迅速上升), 从而缩小γ相区存在的范围, 使铁素体稳定区域扩大。按其作用不同可分为完全封闭γ相区的元素(如Cr、Mo、W、V、Ti、Al、Si等)和部分缩小γ相区的元素(如B、Nb、Zr等)。
低合金钢的出现可以追溯到19世纪的1870年,一种碳含量0.64~0.9%和铬含量0.54~0.68%、抗拉强度685Mpa、弹性极限410Mpa钢,次被采用于工程结构,建造了跨度158.5m的拱形桥梁。但这种钢不理想也是十分明显的,需要轧后热处理,难以机械加工,耐蚀性又不良。随后的1个多世纪的时间,不断探索,大体上可以把低合金钢区划为三个不同特征的发展阶段,在20世纪20年代以前,20~60年代及60年代以后。前两个阶段姑且合称为传统的低合金钢发展阶段,后一阶段可以称为现代低合金钢的发展阶段。