Gli elementi di lega comuni includono cromo, nichel, molibdeno, tungsteno, vanadio, titanio, niobio, zirconio, cobalto, silicio, manganese, alluminio, rame, boro, terre rare e così via. Anche il fosforo, lo zolfo e l'azoto fungono da leghe in alcuni tipi di acciaio (ad es. 11SMn30).
1. Cromo (Cr) Il cromo può aumentare la temprabilità dell'acciaio e ha l'effetto di un indurimento secondario, che può migliorare la durezza e la resistenza all'usura dell'acciaio al carbonio senza renderlo fragile. Quando il contenuto supera il 12 percento, l'acciaio ha una buona resistenza all'ossidazione ad alta temperatura e resistenza alla corrosione da ossidazione e aumenta anche la resistenza termica dell'acciaio. Il cromo è il principale elemento legante dell'acciaio inossidabile resistente agli acidi e dell'acciaio resistente al calore. Il cromo può migliorare la resistenza e la durezza dell'acciaio al carbonio allo stato laminato e ridurre l'allungamento e la riduzione dell'area. Quando il contenuto di cromo supera il 15 percento, la resistenza e la durezza diminuiranno e l'allungamento e la riduzione dell'area aumenteranno di conseguenza. La funzione principale del cromo nella struttura temprata e rinvenuta è quella di migliorare la temprabilità, in modo che l'acciaio abbia migliori proprietà meccaniche complete dopo tempra e rinvenimento. Nell'acciaio cementato si possono formare anche carburi contenenti cromo, migliorando così la resistenza superficiale del materiale. Abrasività. L'acciaio per molle contenente cromo non viene facilmente decarburato durante il trattamento termico. Il cromo può migliorare la resistenza all'usura, la durezza e la durezza rossa dell'acciaio per utensili e ha una buona stabilità al rinvenimento. Nelle leghe elettrotermiche, il cromo può migliorare la resistenza all'ossidazione, la resistenza e la forza della lega.
2. Nichel (Ni) Il nichel rafforza la ferrite e affina la perlite nell'acciaio. L'effetto complessivo è quello di aumentare la resistenza e l'effetto sulla plasticità non è significativo. In generale, per l'acciaio a basso tenore di carbonio utilizzato allo stato laminato, normalizzato o ricotto senza trattamento di tempra e rinvenimento, un certo contenuto di nichel può aumentare la resistenza dell'acciaio senza ridurne significativamente la tenacità. Pur migliorando la resistenza dell'acciaio, il nichel ha meno danni alla tenacità, alla plasticità e ad altre proprietà di processo dell'acciaio rispetto ad altri elementi di lega. Per l'acciaio al carbonio medio, poiché il nichel riduce la temperatura di trasformazione della perlite, la perlite diventa più sottile; e poiché il nichel riduce il contenuto di carbonio del punto eutettoidico, il numero di perlite è maggiore di quello dell'acciaio al carbonio con lo stesso contenuto di carbonio. La resistenza dell'acciaio ferritico perlitico contenente nichel è superiore a quella dell'acciaio al carbonio con lo stesso contenuto di carbonio. Al contrario, se la resistenza dell'acciaio è la stessa, il contenuto di carbonio dell'acciaio contenente nichel può essere opportunamente ridotto, in modo da migliorare la tenacità e la plasticità dell'acciaio. Il nichel può aumentare la resistenza dell'acciaio alla fatica e ridurre la sensibilità dell'acciaio all'intaglio. Il nichel riduce la temperatura di transizione fragile a bassa temperatura dell'acciaio, che è di grande importanza per l'acciaio a bassa temperatura. L'acciaio con il 3,5% di nichel può essere utilizzato a -100 gradi e l'acciaio con il 9% di nichel può funzionare a -196 gradi. Il nichel non aumenta la resistenza allo scorrimento dell'acciaio, quindi generalmente non viene utilizzato come elemento di rinforzo per acciai termicamente resistenti. Inoltre, il nichel aggiunto all'acciaio non solo può resistere agli acidi, ma anche agli alcali e ha resistenza alla corrosione all'atmosfera e al sale. Il nichel è uno degli elementi importanti nell'acciaio inossidabile resistente agli acidi.
3. molibdeno (Mo) Il molibdeno può migliorare la temprabilità e la resistenza termica dell'acciaio, prevenire la fragilità da rinvenimento, aumentare la rimanenza, la coercitività e la resistenza alla corrosione in determinati fluidi.
4. Tungsteno (W) Oltre a formare carburi nell'acciaio, il tungsteno si dissolve parzialmente nel ferro per formare una soluzione solida. Il suo effetto è simile a quello del molibdeno. Calcolato per frazione di massa, l'effetto generale non è così significativo come quello del molibdeno. Il modello principale del tungsteno nell'acciaio è quello di aumentare la stabilità del rinvenimento, la durezza rossa, la resistenza termica e una maggiore resistenza all'usura dovuta alla formazione di carburi. Pertanto, viene utilizzato principalmente per acciaio per utensili, come acciaio ad alta velocità, acciaio per stampi per forgiatura a caldo, ecc. Grazie all'aggiunta di tungsteno, la resistenza all'usura e la lavorabilità dell'acciaio possono essere notevolmente migliorate, quindi il tungsteno è l'elemento principale di acciaio legato per utensili.
5. Vanadio（V） Il vanadio ha una forte affinità con il carbonio, l'ammoniaca e l'ossigeno e forma con esso composti stabili corrispondenti. Il vanadio esiste principalmente sotto forma di carburi nell'acciaio. La sua funzione principale è affinare la struttura e la grana dell'acciaio e ridurre la resistenza e la tenacità dell'acciaio. Quando viene disciolto in una soluzione solida ad alta temperatura, aumenta la temprabilità; al contrario, quando esiste sotto forma di carburo, ne riduce la temprabilità. Il vanadio aumenta la stabilità al rinvenimento dell'acciaio temprato e produce un effetto di indurimento secondario. Il contenuto di vanadio nell'acciaio, ad eccezione dell'acciaio per utensili ad alta velocità, non è generalmente superiore al 0,5 percento . Il vanadio può affinare i grani nell'acciaio legato a basso tenore di carbonio ordinario, migliorare la resistenza e il rapporto di snervamento dopo la normalizzazione e le caratteristiche a bassa temperatura e migliorare le prestazioni di saldatura dell'acciaio. Il vanadio nell'acciaio strutturale legato viene spesso utilizzato in combinazione con manganese, cromo, molibdeno e tungsteno nell'acciaio strutturale perché ridurrà la temprabilità in condizioni generali di trattamento termico.
6. Titanio（Ti） Il titanio ha una forte affinità con l'azoto, l'ossigeno e il carbonio e ha un'affinità più forte con lo zolfo rispetto al ferro. Pertanto, è un buon disossidante e un elemento efficace per fissare l'azoto e il carbonio. Sebbene il titanio sia un forte elemento che forma il carburo, non si combina con altri elementi per formare composti complessi. Il carburo di titanio ha una forte forza legante, stabilità e non è facile da decomporre. Può essere sciolto lentamente in una soluzione solida solo se riscaldato a oltre 1000 gradi in acciaio. Lavorazione dei metalli WeChat, il contenuto è buono, è degno di attenzione. Prima di essere dissolte, le particelle di carburo di titanio hanno l'effetto di impedire la crescita dei grani. Poiché l'affinità tra titanio e carbonio è molto maggiore di quella tra cromo e carbonio, il titanio viene spesso utilizzato per fissare il carbonio nell'acciaio inossidabile per eliminare l'impoverimento del cromo al bordo grano, eliminando o riducendo così la corrosione intergranulare dell'acciaio. Il titanio è anche uno dei forti elementi che formano la ferrite, che aumenta notevolmente le temperature A1 e A3 dell'acciaio. Il titanio può migliorare la plasticità e la tenacità nel normale acciaio bassolegato. La resistenza dell'acciaio aumenta poiché il titanio fissa l'azoto e lo zolfo e forma il carburo di titanio. Dopo la normalizzazione, i grani vengono raffinati e la precipitazione per formare carburi può migliorare significativamente la plasticità e la resistenza all'urto dell'acciaio. L'acciaio strutturale legato contenente titanio ha buone proprietà meccaniche e proprietà di processo, ma lo svantaggio principale è che la temprabilità è leggermente scarsa.
7. Niobio (Nb) Il niobio può dissolversi in una soluzione solida nell'acciaio e svolgere un ruolo nel rafforzamento della soluzione solida. Quando disciolto in austenite, la temprabilità dell'acciaio è notevolmente migliorata. Tuttavia, sotto forma di particelle di carburi e ossidi, affina i grani e riduce la temprabilità dell'acciaio. Può aumentare la stabilità al rinvenimento dell'acciaio e ha un effetto di indurimento secondario. Tracce di niobio possono aumentare la resistenza dell'acciaio senza comprometterne la duttilità o la tenacità. A causa dell'effetto dell'affinamento del grano, può migliorare la resistenza all'urto dell'acciaio e ridurre la sua fragile temperatura di transizione. Quando il contenuto è superiore a 8 volte quello del carbonio, quasi tutto il carbonio nell'acciaio può essere fissato, in modo che l'acciaio abbia una buona resistenza all'idrogeno. Negli acciai austenitici, può prevenire la corrosione intergranulare dell'acciaio mediante mezzi ossidanti. A causa del carbonio fisso e dell'indurimento per precipitazione, può migliorare le proprietà ad alta temperatura dell'acciaio a resistenza termica, come la resistenza al creep.