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合金鋼的分類
摘要：合金鋼種類很多，通常按合金元素含量多少分為低合金鋼（含量<5%），中合金鋼（含量5%～10%），高合金鋼（含量>10%）；按質(zhì)量分為優(yōu)質(zhì)合金鋼、特質(zhì)合金鋼；按特性和用途又分為合金結(jié)構(gòu)鋼、不銹鋼、耐酸鋼、耐磨鋼、耐熱鋼、合金工具鋼、滾動軸承鋼、合金彈簧鋼和特殊性能鋼（如軟磁鋼、永磁鋼、無磁鋼）等。
1、按合金元素的含量分
1）低合金鋼 合金元素總含量小于等于5%；
2）中合金鋼 合金元素總含量在5%~10%之間；
3）高合金鋼 合金元素總含量大于等于10%；
2、按合金元素的種類分
有鉻鋼、錳鋼、鉻錳鋼、鉻鎳鋼、鉻鎳鉬鋼、硅錳鉬釩鋼等。
3、按主要用途分
（1）結(jié)構(gòu)鋼
1）建筑及工程用結(jié)構(gòu)鋼
2）機械制造用結(jié)構(gòu)鋼
（2）工具鋼
（3）特殊性能鋼[1]
一般分類
合金鋼
合金鋼種類很多，通常按合金元素含量多少分為低合金鋼（含量<5%），中合金鋼（含量5%～10%），高合金鋼（含量>10%）；按質(zhì)量分為優(yōu)質(zhì)合金鋼、特質(zhì)合金鋼；按特性和用途又分為合金結(jié)構(gòu)鋼、不銹鋼、耐酸鋼、耐磨鋼、耐熱鋼、合金工具鋼、滾動軸承鋼、合金彈簧鋼和特殊性能鋼（如軟磁鋼、永磁鋼、無磁鋼）等。
在鋼中除含鐵、碳和少量不可避免的硅、錳、磷、硫元素以外，還含有一定量的合金元素，鋼中的合金元素有硅、錳、鉬、鎳、硌、礬、鈦、鈮、硼、鉛、稀土等其中的一種或幾種，這種鋼叫合金鋼。各國的合金鋼系統(tǒng)，隨各自的資源情況、生產(chǎn)和使用條件不同而不同，國外以往曾發(fā)展鎳、硌鋼系統(tǒng)，我國則發(fā)現(xiàn)以硅、錳、釩、鈦、鈮、硼、鉛、稀土為主的合金鋼系統(tǒng) 合金鋼在鋼的總產(chǎn)量中約占百分之十幾，一般是在電爐中冶煉的按用途可以把合金鋼分為8大類，它們是：合金結(jié)構(gòu)鋼、彈簧鋼、軸承鋼、合金工具鋼、高速工具鋼、不銹鋼、耐熱不起皮鋼，電工用硅鋼。
調(diào)質(zhì)鋼 1．中碳型合金鋼，合金元素含量較低；2．強度較高；3．用于高溫螺栓、螺母材料等。
彈簧鋼 1、含碳量比調(diào)質(zhì)鋼高；2經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，強度較高 抗疲勞強度較高；3用于彈簧材料。
滾動軸承鋼 1高碳型合金鋼，合金含量較高；2具有高而均勻的硬度和耐磨性；3用于滾動軸承。
合金工具鋼 量具鋼 1高碳型合金鋼，合金元素含量較低；2具有高的硬度和耐磨性，機加工性能好，穩(wěn)定性好；3用于量具材料。
特殊性能鋼不銹鋼1低碳高合金鋼；2抗腐蝕性好；3用于抗腐蝕、部分可做耐熱材料。
耐熱鋼 1低碳高合金鋼；2耐熱性能好；3用于耐熱材料、部分可做抗腐蝕材料。
低溫鋼1低碳合金鋼，根據(jù)耐低溫程度合金元素有高有低；2抗低溫性好；3用于低溫材料（專用鋼為鎳鋼）。
根據(jù)碳化物的傾向分類
合金鋼根據(jù)各種元素在鋼中形成碳化物的傾向，可分為三類：
合金鋼
①強碳化物形成元素，如釩、鈦、鈮、鋯等。
這類元素只要有足夠的碳，在適當?shù)臈l件下，就形成各自的碳化物;僅在缺碳或高溫的條件下,才以原子狀態(tài)進入固溶體中。
②碳化物形成元素，如錳、鉻、鎢、鉬等。這類元素一部分以原子狀態(tài)進入固溶體中，另一部分形成置換式合金滲碳體,如(Fe，Mn)3C、(Fe，Cr)3C等,如果含量超過一定限度（除錳以外），又將形成各自的碳化物,如(Fe，Cr)7C3、(Fe，W)6C等。
③ 不形成碳化物元素，如硅、鋁、銅、鎳、鈷等。這類元素一般以原子狀態(tài)存在于奧氏體、鐵素體等固溶體中。合金元素中一些比較活潑的元素，如鋁、錳、硅、鈦、鋯等，極易和鋼中的氧和氮化合，形成穩(wěn)定的氧化物和氮化物，一般以夾雜物的形態(tài)存在于鋼中。錳、鋯等元素也和硫形成硫化物夾雜。鋼中含有足夠數(shù)量的鎳、鈦、鋁、鉬等元素時能形成不同類型的金屬間化合物。有的合金元素如銅、鉛等，如果含量超過它在鋼中的溶解度，則以較純的金屬相存在。
鋼的性能取決于鋼的相組成，相的成分和結(jié)構(gòu)，各種相在鋼中所占的體積組分和彼此相對的分布狀態(tài)。合金元素是通過影響上述因素而起作用的。對鋼的相變點的影響 主要是改變鋼中相變點的位置，大致可以歸納為以下三個方面：
①改變相變點溫度。一般來說，擴大γ相(奧氏體)區(qū)的元素，如錳、鎳、碳、氮、銅、鋅等,使A3點溫度降低,A4點溫度升高;相反,縮小γ相區(qū)的元素，如鋯、硼、硅、磷、鈦、釩、鉬、鎢、鈮等,則使A3點溫度升高，A4點溫度降低。惟有鈷使A3和A4點溫度均升高。鉻的作用比較特殊,含鉻量小于7%時使A3點溫度降低,大于7%時則使A3點溫度提高。
②改變共析點S的位置。縮小γ相區(qū)的元素，均使共析點S溫度升高；擴大γ相區(qū)的元素,則相反。此外幾乎所有合金元素均降低共析點S的含碳量，使S點向左移。不過碳化物形成元素如釩、鈦、鈮等（也包括鎢、鉬），在含量高至一定限度以后,則使S點向右移。
③改變γ相區(qū)的形狀、大小和位置。這種影響較為復雜，一般在合金元素含量較高時，能使之發(fā)生顯著改變。例如鎳或錳含量高時，可使γ相區(qū)擴展至室溫以下，使鋼成為單相的奧氏體組織；而硅或鉻含量高時，則可使γ相區(qū)縮得很小甚至完全消失，使鋼在任何溫度下都是鐵素體組織。
4牌號編輯
合金好 號的一般命名原則
合金鋼的含碳量、合金元素的各類、合金元素的含量均應在牌號中體現(xiàn)出來。
例：合金彈簧鋼 60Si2Mn
含碳量 ~0.6%；硅含量 ~2%；錳含量 Mn~1%。[1]
5結(jié)構(gòu)鋼編輯
低合金結(jié)構(gòu)鋼
1、性能特點 較高的強度，足夠的塑性和韌性、
良好的焊接性能。廣泛應用建筑、橋梁等。
2、化學成分特點 低碳鋼（含碳量<0.2%)；主
要合金元素為Mn(含量為1.25~1.5%)。
3、熱處理特點 一般不進行熱處理。
4、常用鋼種 16Mn、15MnTi等。
合金滲碳鋼
1、性能特點 用于制造表面硬而耐磨，心部韌性
好而耐沖擊的零件，如齒輪、凸輪等。（具有
良好的滲碳能力和淬透性）
2、化學成分特點 低碳鋼（含碳量0.1~0.25%)；
主要合金元素有Cr、Mn、Ti、V等，其主要作
用是提高淬透性和防止過熱。
3、熱處理特點 預先熱處理為正火、滲碳后為淬
火加低溫回火。
以20CrMnTi為例生產(chǎn)汽車變速箱齒輪為例，其工藝路線如下：
鍛造-正火-加工齒形-局部鍍銅-滲碳-預冷淬火、低溫回火-噴丸-磨齒。
4、常用鋼種 20Cr、20CrMnTi
20CrMnTi鋼制汽車變速齒輪熱處理工藝曲線，如圖所示：[1]
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合金調(diào)質(zhì)鋼
1、性能特點 調(diào)質(zhì)處理后具有高強度與很好塑性
及韌性的配合，即具有良好的綜合力學性能。
2、化學成分特點 中碳鋼（0.3~0.5%),合金元素
主要有Cr、Mn、Ti、Mo等，主要作用是提高
淬透性、細化晶粒和防止過熱。
3、熱處理特點 預先熱處理為退火或正火，好終
熱處理為淬火+高溫回火。
4、常用鋼種 40Cr、40CrMn等。
以40Cr制作拖拉機連桿螺栓的生產(chǎn)工藝路線如下：
鍛造、正火、粗加工、調(diào)質(zhì)、精加工、裝配
合金彈簧鋼
1、性能特點 制造各種彈性元件如常圈簧、板簧等。要求具有高的彈性極限、高的屈強比、高的疲勞強度以及足夠的韌性。
2、化學成分特點 含碳量（0.5~0.7%),合金元素主要有Mn、Si、Cr、V、Mo等，主要作用是提高淬透性和回火穩(wěn)定性，防止回火脆性。
3、熱處理特點
（1）熱成型彈簧（尺寸≥8mm的大型彈簧）
下料、加熱（Ac3+~100℃）、成型、余熱淬火、中溫回火（~430℃）、產(chǎn)品
（2）冷成型彈簧（尺寸≤8mm小型彈簧）
下料、冷撥鋼絲冷卷成型、低溫退火、產(chǎn)品
4、常用鋼種：60Si2Mn
滾動軸承鋼
1、性能特點 要求具有很高的強度和硬度、很高的彈性極限和接觸疲勞強度，足夠的韌性和淬透性，很高的耐磨性，而且還應有一定的抗腐蝕能力。
2、化學成分特點 高碳（0.95%
3、熱處理特點 預先熱處理為球化退火，好終熱處理為淬火+低溫回火。
生產(chǎn)工藝如下：軋制、鍛造、球化退火、機械加工、淬火加低溫回火、磨削加工、成品
金相組織為：回M+粒狀碳化物+少量A殘
4、常用鋼種 GCr15、GCr15SiMn（注意Cr的含量、C的含量）。[1]
6工具鋼編輯
合金刃具鋼
刃具鋼應具有下列性能要求：
（1）高硬度（60HRC以上）
（2）高的耐磨性
（3）高的熱硬性（紅硬性）
（4）具有一定的強度、韌性和塑性
（一）低合金刃具鋼
1、化學成分特點 高的含碳量（0.75~1.5%)；為了提高淬透性和回火穩(wěn)定性，加入Cr、Mn、Si、
V、W等合金元素；
2、熱處理特點 預處理為球化退火，好終熱處理為淬火+低溫回火。
3、常用鋼種 9SiCr、9Mn2V
9SiCr鋼圓板牙淬火回火工藝，如圖所示：
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（二）高速鋼
1、化學成分特點 ①高C：0.7 %～1.5 %；②加入Cr提高淬透性；③加入W、Mo提高熱硬性；
④加入V提高耐磨性。
2、熱處理特點 退火+1270℃淬火+560℃～ 580℃回火（三次）。
3、典型鋼種 W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2
W18Cr4V 鋼盤形銑刀淬火回火工藝曲線，如圖所示：
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合金模具鋼
（一）冷作模具鋼 用來制造在室溫下使金屬塑性變形的模具，如落料模、冷鐓模、剪切模等。（屬高碳鋼 >0.9%）
（二）熱作模具鋼 用來制造對金屬進行熱變形加工的模具，如熱鍛模、壓鑄模等。（含碳量 0.3%~0.6%,含C量太高，導熱性下降)
合金量具鋼
1.用于制造量具的合金鋼稱為合金量具鋼。例如制造卡尺、塞規(guī)、量塊等。
2.量具在使用的過程中要經(jīng)受磨損，要求具有較高的硬度和耐磨性，同時要有較高的尺寸穩(wěn)定性。
3.為提高尺寸的穩(wěn)定性，淬火后要進行冷處理。（－50℃~ － 78℃）。[