Nachdem dem Stahl Legierungselemente hinzugefügt wurden, kommen sie im Stahl in drei Hauptformen vor. Das heißt: Sie bilden eine feste Lösung mit Eisen, sie bilden Carbide mit Kohlenstoff und sie bilden intermetallische Verbindungen in hochlegiertem Stahl.
1. In Eisen gelöst
Fast alle Legierungselemente (außer Pb) können in Eisen gelöst werden und bilden Legierungsferrit oder Legierungsaustenit. Entsprechend ihrer Wirkung auf -Fe oder -Fe können Legierungselemente in zwei Kategorien unterteilt werden: Ausdehnung des Austenitphasenbereichs und Verkleinerung des Austenitphasenbereichs.
Die Elemente, die den Phasenbereich erweitern – auch Austenit stabilisierende Elemente genannt – sind hauptsächlich Mn, Ni, Co, C, N, Cu usw. Sie lassen den A3-Punkt (-Fe-Fe-Übergangspunkt) sinken und den A4-Punkt (-Fe-Übergangspunkt) steigen, wodurch der Existenzbereich der -Phase erweitert wird. Unter ihnen können Ni, Mn usw., wenn sie in einer bestimmten Menge hinzugefügt werden, den Phasenbereich auf unter Raumtemperatur erweitern, wodurch der Phasenbereich verschwindet. Dies wird als Element bezeichnet, das den Phasenbereich vollständig erweitert. Einige andere Elemente (wie C, N, Cu usw.) erweitern zwar den Phasenbereich, können ihn aber nicht auf Raumtemperatur erweitern. Daher werden sie als Elemente bezeichnet, die den Phasenbereich teilweise erweitern.
Elemente, die den Phasenbereich reduzieren – auch als Ferritstabilisierungselemente bekannt – umfassen hauptsächlich Cr, Mo, W, V, Ti, Al, Si, B, Nb, Zr usw. Sie erhöhen den A3-Punkt und verringern den A4-Punkt (außer Chrom, wenn der Chromgehalt weniger als 7 % beträgt, verringert sich der A3-Punkt; wenn er über 7 % liegt, steigt der A3-Punkt schnell an), wodurch der Bereich des Phasenbereichs reduziert und der stabile Ferritbereich erweitert wird. Entsprechend ihrer unterschiedlichen Funktion können sie in Elemente unterteilt werden, die den Phasenbereich vollständig schließen (wie Cr, Mo, W, V, Ti, Al, Si usw.) und Elemente, die den Phasenbereich teilweise reduzieren (wie B, Nb, Zr usw.).
2. Karbidbildende Legierungselemente können entsprechend ihrer Affinität zum Kohlenstoff im Stahl in zwei Kategorien unterteilt werden: karbidbildende Elemente und nicht karbidbildende Elemente.
Zu den üblichen nicht karbidbildenden Elementen gehören: Ni, Co, Cu, Si, Al, N, B usw. Sie sind grundsätzlich in Ferrit und Austenit gelöst. Zu den üblichen karbidbildenden Elementen gehören: Mn, Cr, W, V, Nb, Zr, Ti usw. (geordnet nach der Stabilität der gebildeten Karbide von schwach bis stark). Einige von ihnen sind in der Matrixphase in Stahl gelöst und einige bilden legierten Zementit. Bei hohem Gehalt können neue legierte Kohlenstoffverbindungen gebildet werden.
