合金中添加不同金属元素可显着影响其机械性能（如强度、硬度、延展性、韧性、耐腐蚀性等）。
以下是常见金属元素在合金中的作用及其对力学性能的影响：
1.碳（C）
(1).用途： 主要存在于钢和铸铁中，与铁形成碳化物（如Fe3C）。
(2).影响：
①.强度/硬度： 增加碳含量会显着提高硬度和强度（例如高碳钢），但过量会导致脆性。
②.延展性： 碳含量越高，塑性和韧性越低。
③.焊接性： 高碳钢的焊接性能较差。
2.铬（Cr）
(1).用途： 不锈钢（如304、316）和工具钢的关键元素。
(2).影响：
①.耐腐蚀： 形成钝化氧化膜（Cr2O3），提高抗氧化性和耐腐蚀性。
②.硬度/强度： 与碳（如Cr23C6）形成碳化物，提高硬度和耐磨性。
③.高温性能： 增强高温强度（如耐热钢）。
3.镍（Ni）
(1).应用范围： 不锈钢（如304）、高温合金（如Inconel）和耐腐蚀合金。
(2).影响：
①.韧性： 提高低温韧性和延展性（如低温环境用镍钢）。
②.耐腐蚀： 增强对酸和碱的抵抗力。
③.奥氏体稳定化： 在不锈钢中，它与铬配合形成奥氏体结构（如304钢）。
4.钼（Mo）
(1).应用范围： 高强度钢（如4140）、不锈钢（如316）和高温合金。
(2).影响：
①.强度/耐热性： 提高高温强度和抗蠕变性。
②.耐腐蚀： 增强抗氯化物应力腐蚀能力（如316不锈钢）。
③.晶粒细化： 提高淬透性。
5.锰（Mn）
(1).应用范围： 碳钢（如A36）、高强度低合金钢（HSLA）和奥氏体锰钢（如哈德菲尔德钢）。
(2).影响：
①.脱氧/脱硫： 减少硫的有害影响（形成 MnS 而不是 FeS）。
②.淬透性： 提高淬透性和耐磨性（例如用于挖掘机铲斗的高锰钢）。
③.奥氏体稳定化： 不锈钢中部分镍的替代。
6.硅（Si）
(1).用途： 弹簧钢（例如 65Mn）、电工钢和铝合金（例如 4xxx 系列）。
(2).影响力：
①.强度/弹性： 提高钢（如硅锰弹簧钢）的强度和弹性极限。
②.脱氧剂： 在炼钢过程中除去氧气。
③.磁性： 提高电工钢的磁导率。
7.铝（Al）
(1).用途： 铝合金（如6061）、高温合金（如Fe-Cr-Al）、脱氧剂。
(2).影响：
①.轻量化： 降低密度（铝合金比钢轻约 2/3）。
②.耐腐蚀： 形成Al2O3保护膜。
③.晶粒细化： 抑制钢中的晶粒长大。
8.钛（Ti）
(1).应用范围： 钛合金（如Ti-6Al-4V）、不锈钢（如321）和高温合金。
(2).影响：
①.强度/重量比： 钛合金具有极高的比强度。
②.耐腐蚀： 耐海水和氯化物腐蚀。
③.碳化物的形成： 固定钢中的碳以防止晶间腐蚀（例如 321 不锈钢）。
9.铜(Cu)
(1).应用范围： 黄铜 (Cu-Zn)、青铜 (Cu-Sn) 和沉淀硬化钢（例如 17-4PH）。
(2).影响：
①.耐腐蚀： 提高耐大气腐蚀性能（例如耐候钢）。
②.电导率/导热率： 铜合金具有优良的导电性。
③.降水强化： 在钢中形成 ε-Cu 相（例如 17-4PH 不锈钢）。
10.钒(V)
(1).应用范围： 工具钢（例如 D2）、高强度低合金钢 (HSLA)。
(2).影响：
①.晶粒细化： 形成碳氮化物（如VC）以抑制晶粒长大。
②.强度/韧性： 在保持韧性的同时提高强度（例如HSLA钢）。
11.钨（W）
(1).应用范围： 高速钢（如M2）、硬质合金（WC-Co）和高温合金。
(2).影响：
①.高温硬度： 形成耐磨碳化物（如W2C）。
②.红硬性： 高速钢在高温下仍能保持硬度。
12.锌（Zn）
(1).应用范围： 镀锌钢（防锈）、黄铜（Cu-Zn）和铝合金（如7xxx系列）。
(2).影响：
①.牺牲阳极保护： 锌层保护钢基体。
②.强度： 在铝合金（如Zn-Mg-Cu、7075铝合金）中形成强化相。
摘要：元素对力学性能的核心影响
| 性能 | 主要贡献元素 |
| 强度/硬度 | 碳、铬、钼、钒、钨、锰 |
| 延展性/韧性 | 镍、铝、铜（中等） |
| 耐腐蚀 | 铬、镍、钼、铜、铝 |
| 高温性能 | 钨、钼、铬、钛、镍 |
| 重量轻 | 铝、钛、镁 |
通过调整这些元素的含量和组合，可以设计合金以满足特定的需求（例如高强度钢、耐腐蚀合金或高温合金）。
