第三节 合金钢
所谓合金钢，就是在碳钢的基础上，为了使钢的力学性能 提高或获得某些特殊的物理化学性能而特意加入的含量在一定范围的一种或多种元素而形成的一类钢。
一、合金元素对合金钢性能的影响
1.合金元素含量适当时，可使钢的韧性提高。
2.合金元素可提高合金钢的硬度和耐磨性。
3.合金元素能细化晶粒，改善钢的淬透性和力学性能。
4.与碳素钢相比，在相同的回火温度下，合金钢比同样含碳量的碳素钢具有更高的硬度和强度。
5． 合金元素可改善合金钢的一些特殊物理化学性能，如耐蚀性、耐热性。
二、合金钢的分类与牌号
1.合金钢分类
（1）按用途分类分为：
合金结构钢：主要用于重要的机械零件和工程构件。
合金工具钢：主要用于重要的工模具、量具、刃具。
特殊性能钢：具有某种特殊的物理化学性能的钢。如不锈钢、耐热钢、耐蚀钢、耐磨钢等。
（2）按合金钢的含量分为：
低合金钢：合金元素总含量小于5%。
中合金钢：合金元素总含量为5%～10%。
高合金钢：合金元素总含量大于10%。
2.合金钢的牌号
（1）合金结构钢的牌号
采用“两位数字（含碳量）+元素符号+数字”来表示。
如：40Cr表示平均含碳量为0.4%，Cr的含量小于1.5%。
60Si2Mn表示平均含碳量为0.6%， 平均含Si量为2%,含Mn量为不大于1.5%。
（2）合金工具钢的牌号
当含碳量小于1%时，首部只用一个数字表示平均含碳量的千分之几;当含碳量大于或等于1%时,则不予标出。如9SiCr。
但应注意，高速钢和其他一些高合金钢，即使含碳量小于1%时，也不标注含碳量，如W18Cr4V，它的含碳量是小于1%的。
（3）特殊性能钢的牌号
首部的数字表示平均含碳量的万分之几，如30Cr13 表示含碳量为0.3%，含Cr为13%。O6Cr18Ni9表示平均含碳量小于0.06%，含Cr量为18%，平均含镍量为9%。
此外，还有一些特殊专用钢，在钢的牌号前冠以汉语拼音字头，而不标含碳量，合金元素的标注也特殊。如GCr15SiMn，表示滚动轴承钢含Cr为1.5%，含Si、Mn为1.5%以下。
三、合金结构钢
合金结构钢可分为低合金结构钢和机械制造用钢，后者可分为：合金渗碳钢、合金调质钢、合金弹簧钢、滚动轴承钢。(www.xing528.com)
1.低合金结构钢
这是一种低碳、低合金的钢，比相同含碳量的碳素结构钢的强度（特别是屈服点）要高得多，并且具有良好的塑性、韧性和焊接性，在大气和海水中的耐蚀性也比碳素钢好。主要用于制造工程结构，如桥梁、船舶、车辆和大型结构等。汽车上的汽车大梁、球头销、活塞销、汽油艇托架、半轴齿轮及气缸盖螺栓等。常用钢号为Q345。
2.合金渗碳钢
合金渗碳钢是用来制造既要有优良的耐磨性、耐疲劳性，又要承受冲击载荷的作用而有足够的韧性和足够高强度的零件。含碳量在0.1%～0.25%之间。常用钢号是20CrMnTi。
3.合金调质钢
用来制造一些受力复杂的重要零件（如汽车上的半轴、连杆、万向节叉及变速器二轴等），它们既要有很高的强度，又要有良好的塑性和韧性。含碳量为0.25%～0.5%。加入合金元素的目的是为了增加钢的淬透性，细化晶粒以提高强度和综合力学性能。常用钢号是40Cr。
4.合金弹簧钢
要求具有足够高的弹性极限、高的疲劳极限、抗拉强度及足够的塑性和韧性。含碳量一般为0.45%～0.70%。加入硅、锰、铬等元素是为了提高淬透性和增强弹性。常用钢号是60Si2Mn。
5.滚动轴承钢
用来制造各种滚动轴承的滚动体和套圈，也用来制造各种工具（如丝锥、板牙、铰刀等）和耐磨零件（如一些量具、柴油机上的喷油泵柱塞、喷油嘴的针阀等）。应用最广的是高碳铬钢，加入铬是为了提高钢热处理后的硬度、疲劳强度和耐磨性。常用钢号是GCr15。
四、合金工具钢
合金工具钢是在碳素工具钢的基础上为了提高钢的一些特有性能而加入适量合金元素的钢。按用途可分为刀具钢、模具钢和量具钢。
1.合金工具钢
合金工具钢分为低合金刀具钢和高速钢。低合金刀具钢其含碳量一般为0.8%～1.5%，合金含量为3%～5%。加入铬锰硅可以提高强度。加入钨钒可以提高硬度和耐磨性。可以制造低速或手动工具或刀具等，如丝锥、板牙、钻头、铰刀、刮刀和拉刀等。工作温度不超过575K。高速钢也叫白钢或锋钢。硬度、强度和耐磨性很高。有W18Cr4V和W6Mo5Cr4V2。
2.合金模具钢
主要用于制造各种金属成型用的工模具，可分为冷作模具钢和热作模具钢。冷作模具钢主要用于使金属冷态下变形的模具。如：Cr12、9Mn2V 、CrWMn。热作模具钢主要用于使金属在高温下成型的模具，如热锻模、压铸模等。
3.合金量具钢
量具没有单独的钢种，常用的有：CrMn、CrWMn等。
五、特殊性能钢
1.不锈钢
指在腐蚀介质中（空气、水、酸、碱类溶液或其他介质）中具有高的抗腐蚀能力的钢。常用的有铬不锈钢和铬镍不锈钢。加入铬可以防锈。
（1）铬不锈钢的含铬量在12%以上，含碳量一般在0.18%～0.40%内。含铬量越高，防锈性越好；含碳量越高，强度和硬度越高。常用的铬不锈钢有12Cr13 、20Cr13 、30Cr13 、40Cr13等。
（2）铬镍不锈钢的含碳量在18%左右，含9%～10%的镍，含碳量低甚至极微。这类钢具有良好的耐蚀性、塑性、焊接性和低温韧性及高温强度。常用的有1Cr18Ni9、06Cr18Ni9等。主要用于制造腐蚀介质（硝酸、磷酸、有机酸及碱水溶液）中工作的设备。
2.耐热钢
(1)抗氧化耐热钢
常用的有3Cr18Mn12Si2N、2Cr20Mn9Ni2Si2N。它们有较好的铸造性，用来制造铸件。另外4Cr9Si2、1Cr13SiAL也是常用的抗氧化钢。
(2)热强钢
常用的热强钢有4Cr10Si2Mo、5Cr21Mn9Ni4N。主要用于制造发动机的排气门，可在600度以下长期工作。4Cr14Ni14W2Mo钢可以制造温度大于650度的航空、船舶、载重汽车的内燃机排气阀。
3.耐磨钢
多采用高锰钢来制造高耐磨零件。高锰钢常用的牌号有ZGMn13,含碳量为1.0%～1.3%，含锰量11%～14%。一般用铸造方法制造。
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