金屬材料基礎(chǔ)知識(shí)，合金鋼的分類和牌號(hào)，合金鋼中合金元素的作用

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一、合金鋼分類

1．按用途分類

    合金結(jié)構(gòu)鋼、合金工具鋼、特殊性能鋼

2．按合金鋼化學(xué)元素總硫含量分類

    低合金鋼：合金鋼化學(xué)元素總硫含量＜5％。

    中合金鋼：合金鋼化學(xué)元素總硫含量5％～10％

    高合金鋼：合金鋼化學(xué)元素總硫含量＞10％

二、合金鋼牌號(hào)

1．合金結(jié)構(gòu)鋼

    兩位數(shù)(碳硫含量)＋化學(xué)元素符號(hào)(或文字)＋數(shù)字表示。

    前兩位數(shù)表達(dá)鋼的平均碳硫含量為萬(wàn)分。

    化學(xué)元素符號(hào)(或文字)表達(dá)鋼中包含有的最主要的合金鋼化學(xué)元素。

    后面的數(shù)字表示化學(xué)元素的硫含量。合金鋼化學(xué)元素硫含量小于1.5％時(shí)均硫含量為1.5％~2.5％，2.5％~3.5%…當(dāng)時(shí)，相應(yīng)的地標(biāo)是2、3…

    合金鋼多為優(yōu)質(zhì)鋼，無(wú)需特殊表達(dá)。當(dāng)合金鋼為高品質(zhì)鋼或特種優(yōu)質(zhì)鋼時(shí)，分別在品牌尾部加入A、E表達(dá)。必要時(shí)，可在品牌尾部添加表達(dá)產(chǎn)品用途、特性或工藝具體方法的字符。

2．合金工具鋼

    與合金結(jié)構(gòu)鋼的不同之處僅在于碳硫含量的表達(dá)具體方法。它用1位數(shù)表達(dá)平均碳硫含量的千分?jǐn)?shù)?！?.0％當(dāng)時(shí)，它不會(huì)被標(biāo)記。合金鋼化學(xué)元素硫含量與合金結(jié)構(gòu)鋼相同。當(dāng)平均鉻硫含量小于1%時(shí)，在鉻硫含量（千分?jǐn)?shù)計(jì)）前添加數(shù)字0。

3．高速鋼

    含碳量不標(biāo)記，如果W18Cr4V鋼的平均碳硫含量為0.7％～0.8％。

4．特殊性能鋼

    不銹鋼或耐熱鋼的耐熱鋼的品牌**數(shù)字表示碳硫含量的最佳控制值（萬(wàn)分之幾或十萬(wàn)分之幾）。合金鋼化學(xué)元素硫含量的表達(dá)具體方法與合金結(jié)構(gòu)鋼相同。當(dāng)材料量的上限時(shí)，如果碳硫含量的上限≤0.10%，則以其上限值的3/4表達(dá)，若含碳量上限＞0.1%時(shí)，以上限值的4/5表達(dá)。

    如:06Cr18Ni9表達(dá)碳硫含量不大于0.平均鉻硫含量為08%，鎳硫含量為9%的鉻鎳不銹鋼；12Cr17意味著碳硫含量不大于0.高碳鉻不銹鋼含鉻量15%。

   當(dāng)含碳量上限≤0.03%，(超低碳)，含碳量最佳控制值(10萬(wàn)分?jǐn)?shù)計(jì))以三位數(shù)表達(dá)，如015Cr19Ni11含碳量上限為0.最佳控制值為02%.015%；極低碳不銹鋼平均鉻硫含量為19%，鎳硫含量為11%。

    當(dāng)含碳量有限時(shí)，用平均含碳量表達(dá)(兩位數(shù)，萬(wàn)分?jǐn)?shù)計(jì))。Cr13其含碳量為0.16~0.25%的平均碳硫含量為0.20%，含鉻量為13%。

    不銹鋼中有意添加鈮、鈦、鋯、氮等化學(xué)元素時(shí)，雖然硫含量很低，但也應(yīng)在品牌中標(biāo)注。如022Cr18Ti一種碳硫含量不大于0.最佳控制值為03%.022%，鉻硫含量18%，鈦硫含量小于1.0%不銹鋼。

5．特殊專用鋼

    特殊專用鋼，為了表達(dá)鋼的用途，在鋼品牌前標(biāo)有中文拼音字母字母，不標(biāo)有碳硫含量，合金鋼化學(xué)元素硫含量的標(biāo)記與上述不同。

    如:滾動(dòng)軸承鋼中高鉻軸承鋼前標(biāo)G’，(滾字的漢語(yǔ)拼音字母字頭)而不是碳硫含量，如GCr15.牌號(hào)中鉻元素背后的數(shù)字是指鉻硫含量的千分?jǐn)?shù)，其他化學(xué)元素仍按百分?jǐn)?shù)表示，如GCrl5SiMn含鉻量為1.5％，硅、錳硫含量均小于1.5％滾動(dòng)軸承鋼。

    易切鋼也是品牌前的拼音字母Y”，如“Y15表達(dá)含碳量0.15％的易切鋼。

三、合金鋼化學(xué)元素在合金鋼中的作用

1. 強(qiáng)化鐵素體

    大多數(shù)合金鋼化學(xué)元素（鉛除外）都可以溶解在鐵素體中，產(chǎn)生合金鋼鐵素體。由于合金鋼化學(xué)元素與鐵晶格類型和原子半徑的差異，格畸變，產(chǎn)生固體溶解強(qiáng)化，提升合金鋼中鐵的強(qiáng)度和硬度，降低塑性和韌性。

產(chǎn)生合金鋼鐵素體

（1）合金鋼滲碳體：錳、鉻、鉬、鎢等弱、中強(qiáng)鐵素體產(chǎn)生化學(xué)元素一般來(lái)說(shuō)傾向于產(chǎn)生合金鋼滲碳體。合金鋼滲碳體略穩(wěn)定，硬度略高，可顯著提升低合金鋼的強(qiáng)度。

（2）特殊鐵素體：釩、鈮、鈦等強(qiáng)鐵素體產(chǎn)生化學(xué)元素可與碳產(chǎn)生特殊鐵素體。與合金鋼滲碳體相比，特殊鐵素體具有更高的熔點(diǎn)、硬度和耐磨性，更穩(wěn)定，不易分解。

2、細(xì)化晶粒

    幾乎所有的合金鋼化學(xué)元素都能抑制加熱過(guò)程中奧氏體晶粒的生長(zhǎng)，從而達(dá)到細(xì)化晶粒的目的。鐵素體、鋁是由強(qiáng)鐵素體產(chǎn)生的（Al）在鋼中產(chǎn)生AlN和Al2O3.小質(zhì)點(diǎn)能強(qiáng)烈阻礙奧氏體晶粒的生長(zhǎng)，使合金鋼在熱處理后獲得比碳鋼更細(xì)的晶粒。

3.提升鋼的淬透性

    除鈷外，在奧氏體溶解后，所有合金鋼化學(xué)元素都能增加過(guò)冷奧氏體的穩(wěn)定性，延緩其向珠光體的轉(zhuǎn)化C曲線向右移動(dòng)，從而降低鋼的臨界冷卻速度，提升鋼的淬透性。

    鉬、錳、鉻、鎳是提升淬透性的較常用合金鋼化學(xué)元素（Ni）和硼（B）等。

4.提升鋼的回火穩(wěn)定性

    回火穩(wěn)定性-淬火鋼在回火過(guò)程中抵抗軟化。