常用合金钢的分类与特点

1.低合金高强度结构钢

低合金钢是一类可焊接的低碳低合金工程结构用钢，主要用于房屋、桥梁、船舶、车辆、铁道、高压容器及大型军事工程等工程结构件。其中低合金高强度结构钢是结合我国资源条件（主要加入锰）而发展起来的优良低合金钢之一，钢中w（C）≤0.2%（低碳使钢具有较好的塑性和焊接性），w（Mn）=0.8%～1.7%（Mn为我国富有而便宜的元素），辅以我国富产资源钒、铌等元素，通过强化铁素体、细化晶粒等作用，使其具备了高的强度和韧性、良好的综合力学性能、良好的耐蚀性等。

低合金高强度结构钢通常是在热轧经退火（或正火）状态下供应的，使用时一般不进行热处理。

低合金高强度结构钢分为镇静钢和特殊镇静钢，在钢号的组成中没有表示脱氧方法的符号，其余表示方法与碳素结构钢相同。例如Q390A，表示屈服点为390MPa的A级低合金高强度结构钢。

由于低合金高强度结构钢具有一系列优良的性能，所以近年来发展极为迅速，有取代碳素结构钢的趋势，已成为我国钢铁生产的方向之一。特别是Q345A（原16Mn）生产最早，产量最大，低温性能较好，可以在-40～450℃范围内使用。南京长江大桥就是采用Q345A建造的。目前，它已在锅炉、高压容器、油管、大型钢结构，以及汽车、拖拉机、挖掘机等方面获得广泛应用。

2.机械结构用合金钢

机械结构用合金钢是在碳素结构钢的基础上加入适量的合金元素的钢。按照用途及热处理的不同，可分为：渗碳钢、调质钢、弹簧钢、滚动轴承钢等。

（1）合金渗碳钢 合金渗碳钢碳的质量分数在0.15%～0.25%之间，主要加入锰、铬、硼等合金元素。经过渗碳、淬火、回火处理，可获得很硬的表面层，又保持心部有很高的塑性、韧性，适于制造易磨损而又承受较大冲击载荷的零件，如汽车、拖拉机的齿轮、凸轮轴、气门顶杆等。常用的渗碳钢有20Cr、20Mn2B、20CrMnTi、20MnVB。

（2）合金调质钢 合金调质钢碳的质量分数在0.3%～0.5%之间，主要加入锰、硅、铬、钼、钒等合金元素，改善了钢的淬透性。经调质处理后，具有良好的综合力学性能，适用于制造性能要求高及截面尺寸较大的重要零件，如承受交变载荷、中等转速、中等载荷的轴类、杆类、齿轮等零件。常用的合金调质钢有40Cr、40Mn2、35CrMnSi和40MnB等。

（3）合金弹簧钢 合金弹簧钢碳的质量分数在0.45%～0.70%之间，主要加入锰、硅、铬、钒等合金元素，经过淬火及中温回火后，能获得高的弹性。重要的或大断面的弹簧，都采用合金弹簧钢制造，如机车车辆、汽车、拖拉机上的螺旋弹簧及板弹簧、阀门弹簧等。常用的合金弹簧钢有60Si2Mn、50CrVA等。

（4）滚动轴承钢 滚动轴承钢是制造滚动轴承的内圈、外圈和滚动体的专用钢，也可用于制造工具、量具和模具等。

一般采用高碳铬钢作为滚动轴承钢，它的合金元素含量低，价格便宜，具有高强度、高耐磨性、良好的耐疲劳性和淬透性，还有良好的工艺性能。常用的滚动轴承钢有GCr6、GCr9、GCr15、GCr15SiMn等。

3.合金工具钢和高速工具钢

（1）合金工具钢

1）量具刃具钢。量具刃具钢中的合金元素总量少，主要有铬、硅、锰等元素。与碳素工具钢相比，主要在淬透性方面有明显提高，在热硬性、硬度、耐磨性等方面并无显著改善。因此，从应用方面看，量具刃具钢主要用于制造形状较复杂、截面尺寸较大的低速切削刃具。

量具是机械制造过程中控制加工精度的测量工具，如游标卡尺、千分尺、量块、样板等。它们在使用时常与被测工件接触，受到磨损和碰撞，因此量具应该有高硬度、耐磨，高的尺寸稳定性以及足够的韧性。量具刃具钢含碳量高，一般为w（C）=0.9%～1.5%。为了减少淬火变形，常加入Cr、W、Mn等元素，提高钢的淬透性，在淬火时可采用较缓和的冷却介质，减少热应力及变形，以保证高的尺寸精度。对简单量具如游标卡尺、样板、直尺、量规等，采用T10A、T11A、T12A、Cr2、9SiCr等钢制造；对形状复杂，精度要求高的量具如量块、塞规等，一般都采用热处理变形小的冷作模具钢，如CrWMn、CrMn或滚动轴承钢制造；对要求耐蚀性的量具可用马氏体型不锈钢如3Cr13、4Cr13、9Cr18等制造。(www.xing528.com)

2）耐冲击工具钢。这类钢是在CrSi钢的基础上添加质量分数为2.0%～2.5%的W，以细化晶粒，提高回火后的韧性，例如5CrW2Si钢等（GB/T1299—2000），主要用作风动工具、錾、冲模、冷作模具等。

3）模具钢。按模具工作条件不同，可分为冷作模具钢和热作模具钢。

①冷作模具钢——是用来制造冷冲模、下料模、剪切模、拉丝模等冷态工作的模具。工作时，要求模具具有高的硬度（50～60HRC）、耐磨性和一定的韧性，同时要求在热处理时变形小，通常可以采用T10A、T12A、9Mn2V和9SiCr等。对于形状复杂，要求高精度、高耐磨性的模具，则选用Cr12和Cr12MoV等来制造。

②热作模具钢——如热锻模、热压模，在工作过程中常常受到加热和冷却的交替作用，因此要求模具有足够的室温强度和韧性外，还应具有高的高温强度和耐热疲劳性。目前，常用的热作模具钢有5CrMnMo和5CrNiMo等。

（2）高速工具钢 高速工具钢是一种高合金钢，碳的质量分数范围为0.70%～1.65%之间，主要合金元素有钨、钼、钒等，w（Me）达10%～25%，具有很高的淬透性。热处理后具有高的热硬性和足够的强度，高的硬度和耐磨性。当以较高的切削速度进行加工时，仍能保持刃口锋利，故俗称为“锋钢”。高速钢在刀具材料中占有十分重要的位置。

高速钢的品种繁多，主要有钨系高速钢和钨钼系高速钢。钨系高速钢以W18Cr4V为代表，其突出优点是通用性强，工艺较成熟，所以广泛使用。但其碳化物偏析严重，热塑性低，不便于热成形，在加工特硬、特韧材料时，硬度和热硬性都不符合要求。同时它的合金元素含量较高，价格贵，主要用于制造工作温度在600℃以下、结构复杂的成形刀具和普通麻花钻等。

钨钼系高速钢以W6Mo5Cr4V2为代表，它是在钨系高速钢的基础上，以钼代替部分钨而制成的。其主要优点是由于钼的存在降低了碳化物偏析程度，提高热塑性，为高速钢的热成型创造了条件。经淬火、回火后，韧性和耐磨性均优于钨系高速钢，且通用性强，使用寿命长，价格低，故应用日益广泛。除可代替W18Cr4V制造麻花钻、滚刀、铣刀、插齿刀和扩孔刀等外，还适合制造薄棱刃及大截面的刀具。

4.特殊性能钢

具有特殊用途和特殊物理、化学性能的钢，称为特殊性能钢。常用的特殊性能钢主要有不锈钢、耐热钢和耐磨钢。

（1）不锈钢 不锈钢具有抵抗空气、水、酸、碱等腐蚀作用的能力，其成分特点是铬和镍的质量分数较高，碳的质量分数较低。常用的有铬不锈钢和铬镍不锈钢两种。

铬不锈钢的主要钢号有12Cr13、20Cr13、30Cr13和40Cr13，主要用来制造医疗工具、量具、阀门和滚动轴承配件等。

铬镍不锈钢主要钢号有06Cr18Ni10、12Cr18Ni9和17Cr18Ni9等。这类钢不仅具有良好的抗蚀能力，而且还能耐酸，可以用来制造盛酸类的容器与管道等。

（2）耐热钢 耐热钢能适应高温条件下工作，即在高温条件下仍具有高的强度和不被氧化的性能。耐热钢也含有较高的铬、镍，另外还含有钨、钼、钒等。

常用的耐热钢如下：15CrMo是典型的锅炉钢，可制造在350℃以下工作的零件；42Cr9Si2、40Cr10Si2Mo又称阀门钢，用以制造在500℃以下工作的排气阀。

（3）耐磨钢 耐磨钢可以在严重磨损及强烈撞击条件下工作。目前耐磨钢最常用的是高锰钢，钢号为ZGMn13（“Z”、“G”是“铸”、“钢”二字的汉语拼音字首）。这种高锰钢中锰的质量分数为13%左右，在铸造后经“水韧处理”即可使用。其方法是把钢加热到1 000～1100℃，保持一段时间，然后迅速把钢淬于水中冷却。水韧处理后，高锰钢组织为单一奥氏体，硬度并不高，但当零件受到剧烈冲击作用，便产生加工硬化现象，使硬度大大提高，因而具有耐磨性。高锰钢主要用来制造拖拉机履带板、挖掘机铲齿、颚式破碎机的颚板和球磨机衬板等。