合金鋼的特點及合金元素在鋼中的作用

　　一、合金鋼的特點

　　合金鋼是在碳鋼的基礎(chǔ)上加入了一定量的合金元素，其主要特點如下：

　　(1)合金鋼具有比碳鋼更高的強度和韌性，而且其強化效果隨組織不平衡程度的增大而趨于明顯。如退火態(tài)合金鋼的強度并不比碳鋼有很大的優(yōu)越性，而在正火態(tài)，合金鋼的強度比碳鋼明顯增加，經(jīng)淬火、回火后，合金鋼的強化效果最顯著。例如，40Cr與45鋼相比，退火態(tài)硬度約高出10HBW;正火態(tài)約高出24HBW;淬火、600℃回火，硬度約高出70HBW。因此，在不銹鋼工程中大多數(shù)合金鋼一般都經(jīng)過了淬火、回火態(tài)后使用。

　　(2)合金鋼的淬硬性主要取決于含碳量，與相同碳量的碳鋼相比略有提高，但合金鋼的淬透性與回火穩(wěn)定性明顯提高。因此，合金鋼適于不銹鋼工程中制造截面尺寸大，要求獲得較厚淬硬層，或要求強度、硬度、塑性、韌性較高的鋼件。而且合金鋼淬火時冷卻速度可比碳鋼緩慢，不易變形、開裂，這對于形狀復雜或要求變形小的零件是極其有利的。

　　(3)有的合金鋼還具有較高的熱硬性以及其他特殊性能，如耐熱、耐蝕、抗磨、磁性等。

　　(4)合金鋼價格較責，成型工藝及熱處理工藝也較復雜。因此，在滿足使用要求的前提下，應優(yōu)先選用碳素鋼。但對尺寸大、形狀復雜、要求強化性能高、精度高的不銹鋼零件，或要求熱硬性及其他特殊性能的零件，仍應采用合金鋼。

　　二、和金元素在鋼中的作用

　　在一般的合金化理論中，按與碳親合力的大小，可將合金元素分為碳化物形成元素和非碳化物形成元素兩大類。常用合金元素如下：

　　(1)非碳化物形成元素：Ni、Co、A1、Si等。

　　(2)碳化物形成元素：Mn、Cr、Mo、W、V、Nb、Zr、Ti(按與碳親合力由弱到強排列)。

　　此外還有稀土元素，記為Re。

　　合金元素在鋼中的作用很復雜，歸納起來，其主要作用大致有如下幾個方面。

　　1)強化鋼材

　　強化鋼材是在鋼中加入合金元素的主要目的，可通過以下幾方面因素起作用：

　　(1)非碳化物形成元素及弱碳化物形成元素，如Si、Ni、Mn等溶入鐵素體，起固溶強化作用。其中Ni可改善鐵素體的韌性。

　　(2)碳化物形成元素Cr、Mo、W、V、Ti等，與碳形成的碳化物比滲碳體更硬、更穩(wěn)定、更細小，彌散度更高，可更好地發(fā)揮第二相強化與細晶強化作用。

　　(3)合金元素，尤其是Mn、Ni、Cr、Mo、B(微量)等，增大鋼的淬透性，以獲得更深的淬硬層及采用較緩慢的淬火冷卻速度。

　　(4)合金元素，尤其是Si、Mo、V、W等，提高鋼的回火穩(wěn)定性以減慢回火軟化作用。當W、Mo、V含量較多時，在淬火回火過程中還會產(chǎn)生二次硬化，從而提高鋼的熱硬性。

　　2)使鋼具備特殊性能

　　在低碳鋼中加入大于12%的Cr(如1Crl3)，在鋼的表層形成一層致密的鉻氧化物保護膜，并增加電極電位，從而減緩電化學腐蝕過程，顯著提高鋼的耐蝕性。

　　在低碳鋼中同時加入18%的Cr和9%的Ni(如1Cr18Ni9)可獲得單相奧氏體組織，從而使鋼具有更高的耐蝕性。

　　在含碳量較低的鋼中加入足夠的Cr、Si、Al等元素，特別是足夠的Cr，可在鋼的表面形成非常致密、穩(wěn)定的氧化膜，從而提高鋼的高溫抗氧化性(熱穩(wěn)定鋼)。若同時加入Mo、W、V、Ti等元素，則形成穩(wěn)定的細小彌散氧化物，從而提高鋼的高溫強度(熱強鋼)。

　　高碳鋼中加入13%的Mn(ZGMn13)，可使鋼成為單相奧氏體組織，同時獲得高的韌性和強的冷變形強化能力，并具有較高的耐磨性。更多不銹鋼加工行業(yè)新聞，歡迎繼續(xù)關(guān)注。