弯头合金元素对钢的塑性、韧性的影响及其改善途径
⑴合金弯头对钢的塑性的影响及改善途径 在a-Fe中加入合金元素时，一般都使 钢的塑性下降。强化效果越大的合金元素使塑性下降得越多。间隙式溶质原子(C、N)使 塑性下降的程度较置换式溶质原子大得多。在置换式溶质原子中，以Si和Mn使塑性损失 较大，而且其加入数量越多，均匀应变就越低。
细化晶粒的合金元素对改善钢的均匀塑性贡献不大，但对极限塑性却会有一定好处。 这是因为随着晶粒尺寸的减小，使应力集中减弱，推迟孔坑或微裂纹的形成。例如，在工 具钢中加入细化晶粒的合金元素，对塑性改善或提高断裂抗力会有一定好处，这是工具钢 合金化的一个主要出发点。
第二相强化对极限塑性有害，极限塑性除与均匀真应变有关外，还取决于颈缩后的应 变。后者又与微孔坑是否易于形成有关。第二相粒子常常通过本身断裂或者与基体的界面 开裂而成为诱发微孔坑的部位。所以第二相数量越多，微孔坑萌生的可能性就越大。第二 相粒子的尺寸、形状和分布特点也会影响钢的变形和断裂行为，即第二相粒子尺寸越大， 极限塑性越低；第二相粒子呈针状或片状对极限塑性危害较大，而呈球状时危害较小；第 二相粒子均匀分布时对极限塑性危害较小，而沿晶界分布时危害较大。
另外，第二相粒子的性质对塑性也有影响。钢中常见的第二相粒子有硫化物、氧化物 和碳化物。其中硫化物和氧化物易于使微孔坑在早期形成，碳化物能在形成微孔坑之前经 受较大的变形。所以同硫化物和氧化物相比，碳化物对极限塑性的危害较小。因此，在采 用第二相强化时，可以采用两种方法改善钢的塑性：一是控制碳化物的数量、尺寸、形状 和分布。这可通过合金化与回火、球化处理相结合等方法，使碳化物呈球状、细小、均 匀、弥散的分布状态。二是减少钢中夹杂物的数量，并控制夹杂物的形态。为此向钢中加 入Ca、Zr或稀土元素，一方面能减少钢中硫和氧的含量；另一方面能与钢中的硫形成难 溶的硫化物，并以弥散的小质点析出，在热变形时不再延伸成条状。
增加位错密度可使钢的塑性下降。特别是当有间隙原子C和N钉扎位错时，位错的 可动性会大大降低，对塑性的影响更为不利。在这种情况下，可以通过加入少量的Ti、 V、Nb等微量元素以固定间隙原子，使之不向位错偏聚，从而改善钢的塑性。
(2)合金弯头元素对钢的韧性的影响及其改善途径由于金属材料断裂有不同的断裂机制， 因此改善和提高韧性的途径也有所不同。对于3种不同的断裂方式，需要采用不同的途径 改善其韧性。
对于韧窝断裂(延性断裂)，是微孔坑的形成、聚集和长大的过程，在宏观上表现宏观 塑性断裂和宏观脆性断裂。宏观塑性断裂在断裂前有较大的塑性变形，在中、低强度钢中 较为多见；宏观脆性断裂或称低应力断裂，即在断裂之前不产生塑性变形，但从微观上 看，在局部区域仍存在一定的塑性变形，这种断裂在高强度钢中比较突出。这两种断裂的 断口均表现为孔坑型，针对这种断裂的微观机制，采用下列方法提高钢的韧性。
① 减少钢中第二相的数量。为了防止微孔坑的形成，尽量减少钢中第二相的数量，
如氧化物、硫化物、硅酸盐、碳化物、氮化物等。
② 提高基体组织的塑性。在一般情况下，钢的强度越高，断裂韧性就越低，这是因 为裂纹主要在基体中扩展。为此，宜减少基体组织中固溶强化效果大的合金元素，如降低 Si、Mn、P、C、N 的含量。
③ 提高组织的均匀性。提高组织均匀性的目的主要在于防止塑性变形的不均匀性, 以减少应力集中。例如，希望强化相如碳化物呈细小弥散分布，而不要沿晶界分布。所以 对于淬火回火钢，改善韧性的主要措施是提高回火温度，故而发展了调质钢。