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為了改善和提高鋼的某些性能和使之獲得某些特殊性能而有意在冶煉過程中加入的元素稱為合金元素。常用的合金元素有鉻、鎳、鉬、鎢、釩、鈦、鈮、鋯、鈷、硅、錳、鋁、銅、硼、稀土等。磷、硫、氮等在某些情況下也起到合金的作用。

鎳在鋼中強化鐵素體并細化珠光體，總的效果是提高強度，對塑性的影響不顯著。一般地講，對不需調質處理而在軋鋼、正火或退火狀態使用的低碳鋼，一定的含鎳量能提高鋼的強度而不顯著降低其韌性。據統計，每增加1%的鎳約可提高強度29.4Pa。隨著鎳含量的增加，鋼的屈服程度比抗拉強度提高的快，因此含鎳鋼的比可較普通碳素鋼高。鎳在提高鋼強度的同時，對鋼的韌性、塑性以及其他工藝的性能的損害較其他合金元素的影響小。對于中碳鋼，由于鎳降低珠光體轉變溫度，使珠光體變細；又由于鎳降低共析點的含碳量，因而和相同的碳含量的碳素鋼比，其珠光體數量較多，使含鎳的珠光體鐵素體鋼的強度較相同碳含量的碳素鋼高。反之，若使鋼的強度相同，含鎳鋼的碳含量可以適當降低，因而能使鋼的韌性和塑性有所提。鎳可以提高鋼對疲勞的抗力和減小鋼對缺口的敏感性。鎳降低鋼的低溫脆性轉變溫度，這對低溫用鋼有極重要的意義。含鎳3.5%的鋼可在-100℃時使用，含鎳9%的鋼則可在-196℃時工作。鎳不增加鋼對蠕變的抗力，因此一般不作為熱強鋼的強化元素。

鎳含量高的鐵鎳合金，其線脹系數隨鎳含量增減而顯著變化，利用這一特性，可以設計和生產具有極低或一定線脹系數的精密合金、雙金屬材料等。

此外，鎳加入鋼中不僅能耐酸，而且也能抗堿，對大氣及鹽都有抗蝕能力，鎳是不銹耐酸鋼中的重要元素之一。

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