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合金結構鋼（熱處理性能優(yōu)良的鋼材）

次瀏覽 | 更新時間：2023-05-20

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合金結構鋼

本詞條是多義詞，共2個義項

熱處理性能優(yōu)良的鋼材

合金鋼結構鋼是一種由多種元素（鉬、錳、鎳、鉻、釩、硅和硼）合金化的鋼材，合金元素增加了鋼材強度、硬度、耐磨性和韌性。合金結構鋼比碳素鋼有更好的力學性能，具有更好的機械性能和更耐大氣腐蝕，橫截面積非常堅硬，因此可以承受高載荷而不會過度下垂，同時熱處理性能優(yōu)良。合金結構鋼主要用于制造機械零件和工程結構。

基本信息

中文名	合金結構鋼
外文名	Alloy structure steels
學科	材料工程
所在領域	工程技術

中國標準

標準號 StandardNo：GB/T 3077-1999

首次發(fā)布日期FirstIssuance Date ：1982-05-10

標準狀態(tài)StandardState ：現行

復審確認日期ReviewAffirmance Date :2010-07-28

代替國標號ReplacedStandard ：GB/T 3077-1988

采標名稱AdoptedInternational Standard Name：DIN EN 10083-1:1991

采用程度ApplicationDegree ： NEQ

采用國際標準AdoptedInternational Standard ：其他

國際標準分類號(ICS) ：75.140.20

中國標準分類號(CCS) ：H40

標準類別StandardSort：基礎

主管部門Governor ：中國鋼鐵工業(yè)協會

歸口單位TechnicalCommittees ：全國鋼標準化技術委員會

起草單位DraftingCommittee：大冶特殊鋼股份有限公司

介紹

合金結構鋼

合金結構鋼是在碳素結構基礎上，加入小于5%的一種或幾種元素，鋼中加入合金元素，提高了鋼的淬透性，經適宜的金屬熱處理后，顯微組織為均勻的索氏體、貝氏體或極細的珠光體，因而具有良好的綜合機械性能，具備較高的抗拉強度和屈強比（一般在0.85左右），較高的韌性和疲勞強度，和較低的韌性－脆性轉變溫度，可用于制造截面尺寸較大的機器零件。

合金元素作用

有三個方面：①增大鋼的淬透性。淬透性是指鋼淬火時，從表層起淬成馬氏體層的深度，是取得良好綜合性能的主要參數。除Co外，幾乎所有合金元素如Mn、Mo、Cr、Ni、Si和C、N、B等都能提高鋼的淬透性，其中Mn、Mo、Cr、B的作用最強，其次是Ni、Si、Cu。而強碳化物形成元素如V、Ti、Nb等，只有溶于奧氏體中時才能增大鋼的淬透性。②影響鋼的回火過程。由于合金元素在回火時能阻礙鋼中各種原子的擴散，因而在同樣溫度下和碳素鋼相比，一般均起到延遲馬氏體的分解和碳化物的聚集長大作用，從而提高鋼的回火穩(wěn)定性，即提高鋼的抗回火軟化能力,V、W、Ti、Cr、Mo、Si的作用比較顯著，Al、Mn、Ni的作用不明顯。含有較高含量的碳化物形成元素如V、W、Mo等的鋼，在500～600℃回火時，析出細小彌散的特殊碳化物質點如V4C3、Mo2C、W2C等，代替部分較粗大的合金滲碳體，使鋼的強度不再下降反而升高，即出現二次硬化（見回火）。Mo對鋼的回火脆性有阻止或減弱的作用。③影響鋼的強化和韌化。Ni以固溶強化方式強化鐵素體；Mo、V、Nb等碳化物形成元素，既以彌散硬化方式又以固溶強化方式提高鋼的屈服強度；碳的強化作用最顯著。此外，加入這些合金元素，一般都細化奧氏體晶粒，增加晶界的強化作用。影響鋼的韌性因素比較復雜，Ni改善鋼的韌性；Mn易使奧氏體晶粒粗化，對回火脆性敏感；降低P、S含量，提高鋼的純凈度，對改善鋼的韌性有重要作用（見金屬的強化）。

分類

合金結構鋼一般分為調質結構鋼和表面硬化結構鋼。

調質結構鋼，這類鋼的含碳量一般約為0.25%~0.55%，對于既定截面尺寸的結構件，在調質處理（淬火加回火）時，如果沿截面淬透，則力學性能良好，如果淬不透，顯微組織中出現有自由鐵素體，則韌性下降。對具有回火脆性傾向的鋼如錳鋼、鉻鋼、鎳鉻鋼等，回火后快冷卻。這類鋼的淬火臨界直徑，隨晶粒度和合金元素含量的增加而增大，例如，40Cr和35SiMn鋼約為30~40mm，而40CrNiMo和30CrNi2MoV鋼則約為60~100mm，常用于制造承受較大載荷的軸、連桿等結構件。
表面硬化結構鋼，用以制造表層堅硬耐磨而心部柔韌的零部件，如齒輪、軸等。為使零件心部韌性高，鋼中含碳量應低，一般在0.12~0.25%，同時還有適量的合金元素，以保證適宜的淬透性。氮化鋼還需加入易形成氮化物的合金元素（如Al、Cr、Mo等）。滲碳或碳氮共滲鋼，經850~950℃滲碳或碳氮共滲后，淬火并在低溫回火（約200℃）狀態(tài)下使用。氮化鋼經氮化處理（480~580℃），直接使用，不再經淬火與回火處理。合金結構鋼由于具有合適的淬透性，經適宜的金屬熱處理后，顯微組織為均勻的索氏體、貝氏體或極細的珠光體，因而具有較高的抗拉強度和屈強比（一般在0.85左右），較高的韌性和疲勞強度，和較低的韌性-脆性轉變溫度，可用于制造截面尺寸較大的機器零件。

生產工藝

根據鋼種和鋼的質量要求，合金結構鋼的冶煉，可采用氧氣頂吹轉爐、平爐、電弧爐；再加入電渣重熔、真空除氣。鑄錠可采用連鑄或模鑄。鋼錠應緩慢冷卻或熱送鍛造、軋制。鋼錠加熱時，應力求溫度均勻并有足夠的保溫時間，以改善偏析缺陷和避免鍛、軋時變形不均勻；鍛、軋后的鋼材，尺寸小的、特別是含碳0.2%左右的滲碳鋼，在600℃以上時應快速冷卻，以免加重帶狀組織；截面較大的鍛件，應采取措施消除內應力和白點。調質鋼應盡可能淬火成馬氏體組織，然后回火成索氏體組織；滲碳鋼在滲碳過程中，滲層濃度梯度不宜過大，以免在滲層晶界上出現連續(xù)網狀碳化物；氮化鋼必須先經熱處理得到所需的性能，再經最后精加工才能進行氮化。氮化處理后除將脆薄的“白層”研磨去除外，不再加工。

其他信息

合金結構鋼可分為普通合金結構鋼和特殊用途合金結構鋼。

普通合金結構鋼包括低合金高強度鋼、低溫用鋼、超高強度鋼、滲碳鋼、調質鋼和非調質鋼；特殊用途合金結構鋼包括彈簧鋼、滾珠軸承鋼、易切削鋼、冷沖壓鋼等。

合金結構鋼廣泛用于船舶、車輛、飛機、導彈、兵器、鐵路、橋梁、壓力容器、機床等結構上。

合金結構鋼用途

合金結構鋼細分類與統(tǒng)一數字代號

統(tǒng)一數字代號	合金結構鋼(包括合金彈簧鋼 )細分類
AO××××	Mn(X)、MnMo(X)系鋼
Al××××	SiMn(X)、 SiMnMo (X)系鋼
A2××××	Cr(X)、CrSi(X)、CrMn(X)、CrV(x)、CrMnSi(X)系鋼
A3××××	CrMo(X)、CrMoV(X)系鋼
A4××××	CrNi(X)系鋼

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