合金钢(金属材料基础知识，合金钢的分类和牌号，合金钢中合金元素的作用)

一、合金钢的分类

1．按用途分类

合金结构钢，合金工具钢， 特殊性能钢

2．按合金元素总含量分类

低合金钢：合金元素总含量＜5％。

中合金钢：合金元素总含量5％～10％

高合金钢：合金元素总含量＞10％

二、合金钢的牌号

1．合金结构钢

两位数字（碳含量）＋元素符号（或汉字）＋数字表示。

前面两位数字表示钢的平均含碳量的万分数。

元素符号（或汉字）表明钢中含有的主要合金元素。

后面的数字表示该元素的含量。合金元素含量小于1.5％时不标，平均含量为1.5％~2.5％，2.5％~3.5%…时，则相应地标以2，3…

2．合金钢多为优质钢，无需特殊表示。当合金钢为高级优质钢或特级优质钢时，分别在牌号尾加A、E表示。必要时可将表示产品用途、特性或工艺方法的字符加在牌号尾部。

3．合金工具钢

与合金结构钢的区别仅在于碳含量的表示方法，它用1位数字表示平均含碳量的千分数，当碳含量≥1.0％时，则不予标出。合金元素含量表示方法与合金结构钢相同，当平均含铬量小于1%时，在铬含量（以千分数计）前加数字“0”。

4．高速钢

含碳量均不标出，如W18Cr4V钢的平均含碳量为0.7％～0.8％。

5．特殊性能钢

不锈钢或耐热钢的牌号用两位或三位阿拉伯数字表示含碳量的最佳控制值（以万分之几或十万分之几计），合金元素含量的表示方法与合金结构钢相同，当材料只规定含碳量上限时，若含碳量上限≤0.10%，则以其上限值的3/4表示，若含碳量上限＞0.1%时，则以其上限值的4/5表示。

如: 06Cr18Ni9表示含碳量不大于0.08%，平均含铬量为18%，含镍量为9%的铬镍不锈钢；12Cr17表示含碳量不大于0.15%，含铬量为17%的高碳铬不锈钢。

当含碳量上限≤0.03%，（超低碳），则以三位数表示含碳量最佳控制值（十万分数计），如：015Cr19Ni11是一种含碳量上限为0.02%，最佳控制值为0.015%；平均含铬量为19%，含镍量为11%的极低碳不锈钢。

当含碳量规定上下有限时，则采用平均含碳量表示（两位数，万分数计）。如20Cr13其含碳量为0.16~0.25%，平均含碳量为0.20%，含铬量为13%。

当不锈钢中有意加入铌、钛、锆、氮等元素时，虽然含量很低也应在牌号中标 出。如022Cr18Ti为一种含碳量不大于0.03%,最佳控制值为0.022%，含铬量18%，含钛量小于1.0%的不锈钢。

6．特殊专用钢

特殊专用钢，为表示钢的用途，在钢的牌号前面冠以汉语拼音字母字头，并不标含碳量，合金元素含量的标注也和上述有所不同。

如：滚动轴承钢中高铬轴承钢的前面标“G’，（“滚”字的汉语拼音字母字头）而不标含碳量，如GCr15。而牌号中铬元素后面的数字是表示含铬量的千分数，其他元素仍按百分数表示，如GCrl5SiMn表示含铬量为1.5％，硅、锰含量均小于1.5％的滚动轴承钢。

易切钢也是在牌号前冠以拼音字母 “Y”，如“Y15”，表示含碳量0.15％的易切钢。

三、合金钢中合金元素的作用

1、强化铁素体

大多数合金元素（除铅外）都能溶于铁素体，形成合金铁素体。由于合金元素与铁的晶格类型和原子半径的差异，引起铁素体的晶格畸变，产生固溶强化作用，使合金钢中铁素体的强度、硬度提高，塑性和韧性下降。

2、形成合金碳化物

(1)合金渗碳体:锰、铬、钼、钨等弱、中强碳化物形成元素一般倾向于形成合金渗碳体，合金渗碳体较渗碳体略为稳定，硬度也略高，可明显提高低合金钢的强度。

(2)特殊碳化物 :钒、铌、钛等强碳化物形成元素能与碳形成特殊碳化物，特殊碳化物比合金渗碳体具有更高的熔点、硬度和耐磨性，而且更稳定、不易分解。

3、细化晶粒

几乎所有的合金元素都有抑制钢在加热时奥氏体晶粒长大的作用，达到细化晶粒的目的。强碳化物形成元素铌、钒、钛等形成的碳化物、铝（Al）在钢中形成的AlN和Al2O3细小质点，均能强烈地阻碍奥氏体晶粒长大，使合金钢在热处理后获得比碳钢更细的晶粒。

4、提高钢的淬透性

除钴外，所有的合金元素溶解于奥氏体后，均可增加过冷奥氏体的稳定性，推迟其向珠光体的转变，使C曲线右移，从而减小钢的临界冷却速度，提高钢的淬透性。

常用提高淬透性的合金元素有：钼、锰、铬、镍（Ni）和硼（B）等。

5、提高钢的回火稳定性

回火稳定性——淬火钢在回火时，抵抗软化的能力。