合金鋼就是在鋼中除了鐵、碳以外,加入其它的合金元素,就叫合金鋼。加入的可以是金屬元素,也可以是非金屬元素,例如:Si、Mn、Cr、Ni、Mo、W、V、Ti、Nb、Zr、Co、Al、Cu、B及稀土元素等。其中V、Ti、Nb、Zr等在鋼中是強碳化物形成元素,只要有足夠多的碳,在適當條件下就能形成各自的碳化物,當缺碳或在高溫條件下則以原子狀態(tài)進入固溶體;Mn、Cr、W、Mo等為碳化物形成元素,其中一部分形成以原子狀態(tài)進入固溶體,另一部分形成置換式合金滲碳體;Al、Cu、Ni、Co、Si等是不形成碳化物元素,一般以原子狀態(tài)存在于固溶體中。合金元素對鋼的組織和性能有很大的影響,其主要作用是:強化鐵素體,形成合金碳化物,細化晶粒,提高鋼的淬透性和回火穩(wěn)定性。
合金鋼按用途不同可分為:合金結(jié)構(gòu)鋼,用于制造機械零件和工程結(jié)構(gòu)的鋼;合金工具鋼,用于制造各種工具的鋼;特殊性能鋼,具有某種特殊物理、化學(xué)性能的鋼。按合金元素總含量的不同分類可分為:低合金鋼,合金元素總含量小于5%;(中)合金鋼,合金元素總含量為5~10%;高合金鋼,合金元素總含量大于10%。合金鋼主要用在耐磨、耐腐蝕、耐高溫、耐低溫、無磁性等要求的場合。
合金鋼牌號含義是這樣的:合金結(jié)構(gòu)鋼的牌號,它是采用兩位數(shù)字的含碳量(質(zhì)量分數(shù))+元素符號(或漢字)+數(shù)字表示。前面兩位數(shù)字表示鋼的平均含碳量(質(zhì)量分數(shù))的萬分數(shù);元素符號(或漢字)表明鋼中含有的主要合金元素,后面的數(shù)字表示該元素的百分數(shù)含量。合金工具鋼的牌號,它與合金結(jié)構(gòu)鋼相似,不同的是它用一位數(shù)字表示平均含碳量(質(zhì)量分數(shù))的千分數(shù),但當其平均含碳量(質(zhì)量分數(shù))大于1%時,則含碳量(質(zhì)量分數(shù))不標出;合金元素的表示方法與合金結(jié)構(gòu)鋼相同。特殊性能鋼的牌號,它與合金工具鋼的表示方法相同。合金鋼到底用在哪里呢?具體地說是這樣的:
合金結(jié)構(gòu)鋼
低合金結(jié)構(gòu)鋼,即在碳素結(jié)構(gòu)鋼的基礎(chǔ)上,加入少量合金元素的工程用鋼。它包括低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼,這類鋼比相同含碳量的碳素結(jié)構(gòu)鋼的強度要高得多,具有良好的塑性、韌性、耐蝕性、焊接性等,廣泛用于制造橋梁、船舶、車輛、鍋爐、壓力容器、起重機械等鋼結(jié)構(gòu)件,如:09MnV、18Nb、12MnSiCu等。低合金耐蝕鋼,它具有良好的焊接性和耐大氣腐蝕性,適用于橋梁、建筑、及其它有耐腐蝕要求的結(jié)構(gòu)件,如:10MoVNiTi、40MnMoNb、Cr4AlMo等。低合金專業(yè)用鋼,它具有專業(yè)用途,根據(jù)使用性能的要求可對各類鋼的化學(xué)成分作相應(yīng)的調(diào)整;如低合金鋼筋鋼(20MnSi)、鐵道用低合金鋼(09CuPRE)、礦用低合金鋼(20MnVK)等。
還有合金滲碳鋼,它滲碳后淬火+低溫回火,使零件獲得表面具有高硬度高耐磨性,而其內(nèi)部具有足夠的塑性和韌性,主要用來制造既有優(yōu)良的耐磨性和耐疲勞性,又能承受沖擊載荷的零件,如:20CrMoTi、20CrNi4、20Cr等。合金調(diào)質(zhì)鋼,合金鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)(淬火+高溫回火),具有綜合的力學(xué)性能,既有很高的強度,又有很好的塑性和韌性,主要用來制造一些受力復(fù)雜的重要零件,如:40Cr、35CrMo、38CrMoAl等。合金彈簧鋼,它具有高的強度和高的疲勞極限,并有足夠的塑性和韌性;主要用來制造各種機器和儀表中的彈性零件,這些零件利用彈性變形吸收能量以減緩振動和沖擊,或依靠彈性儲存能量以起驅(qū)動作用,如:60Si2Mn等。滾動軸承鋼,它具有高的硬度和耐磨性,高的彈性極限和接觸疲勞強度,足夠的塑性和一定的耐蝕性。主要用來制造各種軸承的內(nèi)外圈及滾動體,也可用來制造各種工具和耐磨零件,如:GCr15等。
合金工具鋼
合金工具鋼主要包括合金刃具鋼、合金模具鋼和合金量具鋼。
合金刃具鋼,其包括低合金刃具鋼:它是在碳素工具鋼的基礎(chǔ)上加入少量合金元素的鋼。如:9SiCr具有較高的淬透性和回火穩(wěn)定性,碳化物細小均勻,熱穩(wěn)定性可達300℃,適用于制作刀刃細薄的低速切削刀具;又如:CrWMn具有很高的硬度和耐磨性,熱處理后變形小,主要用來制造較精密的低速刀具。再如:W18Cr4V(高速鋼)具有高熱硬性、高耐磨性和足夠的強度,熱硬性可達600℃,切削時能保持長期刃口鋒利,常用于制造切削速度較高的刀具和形狀復(fù)雜、載荷較大的成型刀具;還可用于制造冷擠模及某些耐磨零件。
合金模具鋼,其主要有冷作模具鋼和熱作模具鋼。冷作模具鋼具有高的硬度和耐磨性有一定的韌性和抗疲勞性,主要用于制造金屬在冷態(tài)下變形的模具,在工作中要承受很大的壓力、彎曲力、沖擊載荷和摩擦,如:NAK55等。熱作模具鋼具有高的熱強性和熱硬性,高溫耐磨性和高得抗氧化性,有高的抗熱疲勞性和導(dǎo)熱性,主要用來制造使金屬在高溫下成形的模具,如:HDM5等。
合金量具鋼,其工作部分一般要求高硬度、高耐磨性、高尺寸穩(wěn)定性和足夠的韌性;制造量具沒有專用的鋼種,通常用碳素工具鋼、滾動軸承鋼和合金工具鋼來制造,如:T10A、60Mn、40Cr13等。
特殊性能鋼
不銹鋼,在大氣和腐蝕介質(zhì)中使用的一種有良好耐腐蝕性的鋼。鉻不銹鋼,常指Cr13型不銹鋼,具有良好的抗大氣、海水、蒸汽等介質(zhì)腐蝕的能力,塑性和韌性很好,適用于制造在弱腐蝕條件下工作且要求有一定強度的鋼。鉻鎳不銹鋼熱處理后顯單相奧氏體組織,耐蝕性、塑性和韌性均比鉻不銹鋼好,主要用于制造強腐蝕介質(zhì)中工作的零件,如Cr18Ni9等。
耐熱鋼,它是在高溫下具具有高的抗氧化性能和較高強度的鋼??寡趸?,是在高溫下有較好的抗氧化能力,并具有一定強度的鋼。主要用于制造長期在高溫下工作但強度要求不高的零件,如:1Cr6Si2Mo等。熱強鋼,是在高溫下具有良好的抗氧化能力并具有較高高溫強度的鋼,用于制造在高溫下工作且承受沖擊載荷的零件,如:14Cr1MoR、12Cr2MnR等。
耐磨鋼,它具有良好的韌性和耐磨性,主要用于制造承受嚴重摩擦和強烈沖擊的零件,如:ZGMn13等。