合金工具钢的表示方法及用途举例

1.合金结构钢

钢在冶炼时，向钢中加入一定数量的合金元素，所得到的钢称为合金钢。加入合金元素的目的如下：

（1）进一步提高钢的力学性能 在机械设计中，零件材料的选取主要是依据强度指标——屈服强度、抗拉强度及疲劳强度等来选取的。如果在冶炼时加入某些合金元素，不仅提高了钢的屈服强度和疲劳强度，同时也提高了钢的屈强比和疲劳强度与抗拉强度比。采用合金钢制造重载零件，在保证性能要求的同时，还大大减轻了零件的体积和重量。

（2）改善热处理性能 在钢中加入单一或多元化复合合金，如Mn、Cr、Ni、Mo、Si、B等，使钢的淬透性提高。不仅使零件在截面上获得均匀的力学性能，同时还能用较缓和的淬火冷却介质淬火，降低了内应力，从而大大降低了零件变形和开裂的倾向。

（3）获得钢的某些特殊物理化学或力学性能 通过加入大量的一种或多种合金元素，对钢组织的影响是使合金钢得到高碳钢不可能具备的特殊性能。例如：加入质量分数大于12%的铬，可使钢具有耐蚀性；加入质量分数大于13%的锰，可使钢具有较好的耐磨性。如果钢中含有大量的钨、铬、钒元素，可使其能在600～700℃下保持高的硬度，如果在此基础上加钼代替钨，其切削温度更高。

2.合金结构钢的表示方法

合金结构钢的牌号由三部分组成，通常以“数字+元素符号+数字”表示。第一个数字表示合金钢的平均碳含量的万分数，元素符号后面的数字表示该钢所含合金元素及其平均含量的百分数，当合金元素平均质量分数小于1.5%，则不标其含量。如果是高级优质合金钢，则在牌号尾部加符号“A”。滚动轴承钢的牌号表示方法与合金结构钢不同，在牌号前加“G”表示滚动轴承钢，而它合金的含量用千分数表示，如GCr9、GCr15。铸钢在牌号前加ZG，如ZG20Cr13。

3.合金工具钢

合金工具钢主要用于制造刀具、量具、模具等，其碳含量很高。加入合金元素的目的主要是提高钢的淬透性、耐磨性和热硬性。合金工具钢与碳素工具钢相比，能制造复杂、尺寸较大、切削速度较高或工作温度较高的工具和模具。合金工具钢的表示方法与合金结构钢相同，不同的是平均碳的质量分数小于1.0%，数字表示平均碳含量的千分数。有些合金工具钢的碳的质量分数超过1.0%也不标出，如CrWMn，其中平均碳的质量分数为0.9%～1.05%，Cr、Mn平均质量分数为1.3%～1.5%。(www.xing528.com)

高速工具钢一般不标碳含量，只标合金元素的平均含量的百分之几，如W18Cr4V、W6MoCr4V2。

4.特殊性能钢

（1）不锈钢和耐热钢 它的表示方法和结构钢相似，同样是“数字+元素符号+数字”，通常前面的两位数字表示平均碳含量的万分之几，如95Cr18，表示平均碳的质量分数为0.95%。常见的奥氏体耐热钢是12Cr18Ni9和12Cr13钢，它们既是不锈钢也是耐热钢。26Cr18Ni25Si2、26Cr18Mn12Si2N耐热钢耐热温度可到1000℃，也是高强钢。

（2）耐磨钢 有些机械零件需要承受强烈的撞击和耐磨损，如颚式碎矿机的颚板，挖掘机的履带、铲斗，这些零件常用的钢是高锰钢，如ZGMn13。这类高锰钢的可加工性差，通常采用铸造成形，其铸态组织由奥氏体和残留碳化物（Fe、Mn）组成。ZGMn13属于奥氏体组织的钢，其塑性、韧性较好，断后伸长率约为80%，抗拉强度约为105MPa，屈服强度约为441MPa，硬度约为210HBW。

铸造的高锰钢零件组织中常出现碳化物，硬而脆，耐磨性也差，不能直接应用，要进行热处理后才能使用。热处理的温度为1050～1100℃，保温后迅速水冷。经过热处理后，碳化物全部渗入奥氏体中，使原始组织完全转变为奥氏体。这种热处理称为水韧处理。经过水韧处理后，在应用中，当其受到摩擦撞击时，便发生变形，在变形的同时，奥氏体立即产生加工硬化，并有马氏体及特殊碳化物沿滑移面形成，使表面的硬度由原来的210HBW提高到455～550HBW，碳化层可达10～20mm，得到耐磨的表层，心部仍保持原来的奥氏体组织，有很高的韧性。这就是推土机铲斗既经得起撞击又不会断裂的原因。表1-8 所示为几种合金钢的化学成分、热处理及应用举例。

表1-8 几种合金钢的化学成分、热处理及用途举例