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碳是提高大口徑鋼管的強度和硬度的最有效元素。合金元素根據其與鋼中碳的相互作用，可劃分為C化物形成元素和非C化物形成元素兩種大類型。

    非碳化物形成元素  這類元素有Si、Al、Cu、Ni和Cr等。它們在大口徑鋼管中不能與碳化合，主要固溶在奧氏體和鐵素體中。

    碳化物形成元素，這類元素有Ti、Nb、V、W、Cr、Mn、Fe等。它們與碳的結合力依次由強到弱。

    不同的碳化物形成元素，生成的碳化物的類型也不同。大口徑鋼管中Ti、Zr、V、N b等強碳化物形成元素與碳結合成極穩定的特殊化合物，強碳化物形成元素，當其含量較高時，可與碳結合成穩定性較高的復雜碳化物，當含量較低時，這些合金元素只能置換滲碳體中的鐵原子，形成穩定性較差的合金滲碳體，Mn是弱碳化物形成元素，僅能形成合金滲碳體。

    一般來說，碳化物越穩定，其硬度就越高。碳化物顆粒越細小，對大口徑鋼管的強化效果越顯著。合金鋼的某些優點，如比碳鋼更加耐磨，就是由于存在合金碳化物所造成的。不過，合金碳化物的有利作用，只有通過正確的冶煉、熱加工和熱處理，使之獲得合適的形態、大小和分布后，才能充分發揮出來。