一.合金元素的存在形态

碳钢和合金钢焊缝中，可能存在的主要合金元素有:锰Mn、硅Si、钛Ti、铬Cr、钼Mo、钒V、钨W、铌Nb、镍Ni、硼B、铝Al等。这些合金元素在焊缝中主要以化合物或固溶体的形态存在。

合金元素的化合物主要有:碳化物、氧化物、氮化物、硫化物和金属之间的化合物。

碳化物:Fe3C、Mn3C、Cr7C3、MO2C、WC、VC、NbC、TiC等。

氧化物:FeO、SiO2等。

氮化物:VN、TiN、NbN、AlN等。

硫化物:MnS、FeS等。

金属间化合物:Mg2Pb、CuZh、Al2Zh3等。

容易形成碳化物的合金元素有:Ti、V、Nb、Cr、Mo.

容易形成氮化物的合金元素有:Ti、V、Nb、Al、B。

凡是加入碳钢或合金钢焊缝中的合金元素都能与铁固溶，形成固溶体。

固溶体:有几种不同化学组份物质组成的均匀晶体，以一种组分为溶剂，在固态下溶有其他溶质的分子和原子而形成的晶体。

二.合金元素对焊缝金属的强化作用

1.固溶强化作用:

合金元素Mn、Cr、Ni、Si、Mo、W、V等固溶于铁素体中，可使铁素体的强度和硬度提高，称为固溶强化。

有些合金元素在一定含量时，如Mn、Cr、Ni不但有固溶强化作用，还有提高焊缝金属的韧性的作用。

2.析出强化作用:

元素C、B、Mo、Ti、V、Nb在固溶体中是有限固溶元素，当焊缝金属结晶和冷却过程中析出碳化物、氮化物、金属间化合物，可提高焊缝金属的强度和硬度，称为析出强化。

3.细化晶粒强化:

合金元素Ti、Zr、Al、V、B、Mo等在焊缝金属结晶时，有细化晶粒的作用，可提高焊缝金属的强度和韧性。

三.合金元素对焊缝金属组织的影响

1.奥氏体形成元素:

在焊缝金属冷却过程中，C、Mn、Ni、Cu、Co合金元素可以扩大γ区域，称为奥氏体形成元素。

2.铁素体形成元素:

在焊缝金属冷却过程中，Ti、Mo、Nb、V、Zr、Al、Si、Cr等元素可以扩大α区域，称为铁素体形成元素。

四.一些常见合金元素的作用

碳C元素:

可以提高焊缝金属强度，可作堆焊焊条的脱氧剂，但会使塑性降低，韧性下降，过多的C，容易形成CO气孔，使裂纹倾向增大。

Mn元素:

锰元素是焊缝强化元素，可作脱氧剂，还有脱硫的作用，在一定的含量时，可提高焊缝金属的塑性和韧性。

Si元素:

硅元素可以提高焊缝金属的强度，能降低焊缝金属的氧，但含量过高时，会使焊缝金属的塑性和韧性下降。

Ti元素:

钛元素可作脱氧剂，有减少固溶氮的作用，可细化晶粒。一定量的钛有利于改善焊缝金属的塑性和韧性。

Ni元素:

低合金钢焊缝金属中含有少量镍，可以改善焊缝金属抗冷裂能力，提高焊缝金属的低温冲击韧性。

Cr元素:

铬元素容易与碳元素反应生成碳化物Cr7C3成为弥散分布的硬质相，显著提高堆焊金属的硬度，会得到我们需要的耐磨合金。这对堆焊焊条的研制具有很重要的意义！