合金元素对低碳马氏体钢使用性能的影响

前述力学性能试验结果说明，20SiMn2MoVA、20CrMnSiMoVA、20Cr2Ni4A三种不同合金化的低碳马氏体钢的强度指标、塑性韧性指标、疲劳强度、疲劳裂纹萌生孕育期、疲劳裂纹扩张速率、断裂韧性以及静载与动载缺口敏感度等，大体上是相似的。其中20SiMn2MoVA与20CrMnSiMoVA的综合力学性能尤其接近。这两种钢的疲劳强度及疲劳过载能力（即疲劳曲线持久值部分的位置），比含镍铬较高的20Cr2Ni4A钢更高些。试验室疲劳试验的这些特点，在吊环实物疲劳试验时也充分反映了出来。表13说明，20SiMn2MoVA吊环寿命显著比20Cr2Ni4A吊环长。

一般认为，合金元素对高强度钢的影响，主要表现在：①固溶强化；②增加淬透性；③推迟回火过程；④改善力学性能。关于固溶强化，由于碳的效应存在，合金元素居于次要地位。在常用的合金元素中，只有Si、Mn的作用较明显些^[15]。因此，在这一点上，20SiMn2MoVA、20CrMnSiMoVA比20Cr2Ni4A有利。关于增加淬透性，20Cr2Ni4A主要依靠铬、镍的配合，但20SiMn2MoVA、20CrMnSiMoVA中的Mn、Mo等元素的作用也是很显著的。实际上，这三个钢种虽然合金化情况不一样，但淬透性是接近的。从改善力学性能来看，镍固然能提高冲击值，而钼和微量钒亦能有效地增加钢的塑性韧性。表3说明，20SiMn2MoVA、20CrMnSiMoVA钢的塑性韧性指标并不比20Cr2Ni4A低。由于低碳马氏体钢是在低温回火状态，消除淬火内应力是需要考虑的问题。因此，提高回火温度而又不产生消强化和第一类回火脆性的元素，是十分有利的。铁素体形成元素硅在这方面是很有效的。硅提高马氏体分解温度，从而增加钢的回火抗力，并将可逆回火脆性范围移向较高回火温度。硅的这种作用是别的元素不能取代的。20SiMn2MoVA和20CrMnSiMoVA是专门设计的在淬火低温回火状态使用的低碳马氏体钢，特意添加了1%左右的硅，这是20Cr2Ni4A所不及的。综上分析，可以充分解释20SiMn2MoVA这样一个Si-Mn-Mo-V系的钢种，其综合力学性能不亚于相同组织状态而含镍铬较高的20Cr2Ni4A，甚至某些性能指标，包括实物吊环疲劳寿命还比20Cr2Ni4A好。(www.xing528.com)

另外，从经济价值考虑，20Cr2Ni4A2.90元/kg，而20SiMn2MoVA1.80元/kg，前者比后者贵60%以上。