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溶于鐵中：幾乎所有的合金元素（除Pb外）都可溶入鐵中，形成合金鐵素體或合金奧氏體，按其對α-Fe或γ-Fe的作用，可將合金元素分為擴大奧氏體相區和縮小奧氏體相區兩大類。擴大γ相區的元素—亦稱奧氏體穩定化元素，主要是Mn、Ni、Co、C、N、Cu等，它們使A3點(γ-Feα-Fe的轉變點)下降，A4點(γ-Fe的轉變點)上升，從而擴大γ-相的存在范圍。其中Ni、Mn等加入到一定量后，可使γ相區擴大到室溫以下，使α相區消失，稱為完全擴大γ相區元素。另外一些元素(如C、N、Cu等)，雖然擴大γ相區，但不能擴大到室溫，故稱之為部分擴大γ相區的元素。縮小γ相區元素——亦稱鐵素體穩定化元素，主要有Cr、Mo、W、V、Ti、Al、Si、B、Nb、Zr等。它們使A3點上升，A4點下降(鉻除外，鉻含量小于7%時，A3點下降；大于7%后，A3點迅速上升)，從而縮小γ相區存在的范圍，使鐵素體穩定區域擴大。按其作用不同可分為完全封閉γ相區的元素(如Cr、Mo、W、V、Ti、Al、Si等)和部分縮小γ相區的元素(如B、Nb、Zr等)。形成碳化物：合金元素按其與鋼中碳的親和力的大小，可分為碳化物形成元素和非碳化物形成元素兩大類。常見非碳化物形成元素有：Ni、Co、Cu、Si、Al、N、B等。它們基本上都溶于鐵素體和奧氏體中。常見碳化物形成元素有：Mn、Cr、W、V、Nb、Zr、Ti等(按形成的碳化物的穩定性程度由弱到強的次序排列)，它們在鋼中一部分固溶于基體相中，一部分形成合金滲碳體，含量高時可形成新的合金碳化合物。
自本世紀初發明不銹鋼以來，不銹鋼就把現代材料的形象和建筑應用中的卓越聲譽集于一身，使其競爭對手羨慕不已。不銹鋼不會產生腐蝕、點蝕、銹蝕或磨損。不銹鋼還是建筑用金屬材料中強度 的材料之一。由于不銹鋼具有良好的耐腐蝕性，所以它能使結構部件 地保持工程設計的完整性。含鉻不銹鋼還集機械強度和高延伸性于一身，易于部件的加工制造，可滿足建筑師和結構設計人員的需要。
不銹鋼為什么耐腐蝕？所有金屬都和大氣中的氧氣進行反應，在表面形成氧化膜。不幸的是，在普通碳鋼上形成的氧化鐵繼續進行氧化，使銹蝕不斷擴大，終形成孔洞。可以利用油漆或耐氧化的金屬（例如，鋅，鎳和鉻）進行電鍍來保證碳鋼表面，但是，正如人們所知道的那樣，這種保護僅是一種薄膜。如果保護層被破壞，下面的鋼便開始銹蝕。不銹鋼的耐腐蝕性取決于鉻，但是因為鉻是鋼的組成部分之一，所以保護方法不盡相同。
高溫硫化是一種比純氧化更嚴重的高溫腐蝕形態，因為硫化物膜比氧化膜的缺陷濃度大，更容易開裂和剝落，特別是硫化物的熔點低，蒸汽壓高，多數硫化物共晶點低。硫化時硫的存在形式對高溫硫化速度有影響。氣相的硫可能是以硫蒸汽、二氧化硫、三氧化硫、硫化氫和有機硫化物等形態存在。當硫和氧同時存在時，在金屬表面上常形成氧化物和硫化物的混合銹層產物，這種銹層比在H2S或有機硫以及硫蒸汽中產生的硫化物的保護性好。由于硫化與氧化相似，因此，氧化的基本理論和紡織氧化的基本措施都適用于硫化。在鋼中加入鉻、鋁、硅等合金元素都可以在一定程度上防止或減緩高溫硫化。
抗高溫氮化：氮化與氧化和硫化不同，其產生的失效形式也有所不同。氮化時其終產物可以全是氮化物層，但該層耐水溶液腐蝕性能很差，或者由于氮擴散到金屬中去而降低金屬的塑性，當在金屬表面不能形成一層連續的氮化物層時，該層很翠。因此，對基本幾乎無任何的保護作用。所以，在金屬表面一旦形成氮化，將顯著地降低金屬材料的綜合性能。鐵、鉻、鋁、鈦等元素很容易形成氮化物；鎳、銅等元素即使在高溫下也不形成穩定的氮化物。因此，鎳、銅等元素對抑制氮化是有作用的。在混合氣氛中（如含有硫的氣氛），由于鎳易被硫化，因此，鎳也是不能抑制氮化的。但在實際工程中，高鎳鉻的材料仍是抗高溫氮化的 材料。材料的預氧化對提高其抗氧化性能有一定作用，對不銹耐熱鋼，效果尤為明顯。
40Cr是軸類零件的常用材料，它價格便宜經過調質(或正火)后，可得到較好的切削性能，而且能獲得較高的強度和韌性等綜合機械性能，淬火后表面硬度可達45~52HRC。40Cr等合金結構鋼適用于中等精度而轉速較高的軸類零件，這類鋼經調質和淬火后，具有較好的綜合機械性能。軸承鋼GCr15和彈簧鋼65Mn，經調質和表面高頻淬火后，表面硬度可達50~58HRC，并具有較高的耐疲勞性能和較好的耐磨性能，可制造較高精度的軸。
40Cr廣泛用于機械制造，這種鋼的機械性能很好。但是這是一種中碳鋼，淬火性能并不好，40Cr可以淬硬至HRC42~46。所以如果需要表面硬度，又希望發揮40Cr優越的機械性能，常將40Cr表面滲碳淬火，這樣就能得到需要的表面硬度。40Cr屬于可氮化鋼，其所含元素有利于氮化。
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