合金結(jié)構(gòu)鋼

合金結(jié)構(gòu)鋼（structural alloy steel），用作機(jī)械零件和各種工程構(gòu)件并含有一種或數(shù)種一定量的合金元素的鋼。

合金結(jié)構(gòu)介紹

這類(lèi)鋼,由于具有合適的淬透性，經(jīng)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(xì)的珠光體，因而具有較高的抗拉強(qiáng)度和屈強(qiáng)比（一般在0.85左右），較高的韌性和疲勞強(qiáng)度，和較低的韌性－脆性轉(zhuǎn)變溫度，可用于制造截面尺寸較大的機(jī)器零件。

合金元素在結(jié)構(gòu)鋼中的作用

有三個(gè)方面：①增大鋼的淬透性。淬透性是指鋼淬火時(shí)，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(shù)。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的作用強(qiáng)，其次是Ni、Si、Cu。而強(qiáng)碳化物形成元素如V、Ti、Nb等，只有溶于奧氏體中時(shí)才能增大鋼的淬透性。②影響鋼的回火過(guò)程。由于合金元素在回火時(shí)能阻礙鋼中各種原子的擴(kuò)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(zhǎng)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，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(shí)，析出細(xì)小彌散的特殊碳化物質(zhì)點(diǎn)如V4C3、Mo2C、W2C等,代替部分較粗大的合金滲碳體,使鋼的強(qiáng)度不再下降反而升高,即出現(xiàn)二次硬化（見(jiàn)回火）。Mo對(duì)鋼的回火脆性有阻止或減弱的作用。③影響鋼的強(qiáng)化和韌化。Ni以固溶強(qiáng)化方式強(qiáng)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(qiáng)化方式提高鋼的屈服強(qiáng)度；碳的強(qiáng)化作用。此外，加入這些合金元素，一般都細(xì)化奧氏體晶粒，增加晶界的強(qiáng)化作用。影響鋼的韌性因素比較復(fù)雜，Ni改善鋼的韌性；Mn易使奧氏體晶粒粗化，對(duì)回火脆性敏感；降低P、S含量，提高鋼的凈度，對(duì)改善鋼的韌性有重要作用（見(jiàn)金屬的強(qiáng)化）。

分類(lèi)

　　合金結(jié)構(gòu)鋼一般分為調(diào)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼和表面硬化結(jié)構(gòu)鋼。

①調(diào)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼這類(lèi)鋼的含碳量一般約為0.25％～0.55％，對(duì)于既定截面尺寸的結(jié)構(gòu)件，在調(diào)質(zhì)處理（淬火加回火）時(shí)，如果沿截面淬透，則力學(xué)性能良好，如果淬不透，顯微組織中出現(xiàn)有自由鐵素體，則韌性下降。對(duì)具有回火脆性?xún)A向的鋼如錳鋼、鉻鋼、鎳鉻鋼等，回火后應(yīng)快冷。這類(lèi)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(jié)構(gòu)件。

②表面硬化結(jié)構(gòu)鋼用以制造表層堅(jiān)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(yīng)低，一般在0.12～0.25％，同時(shí)還有適量的合金元素，以適宜的淬透性。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(jīng)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(jīng)氮化處理(480～580℃)，直接使用，不再經(jīng)淬火與回火處理。

生產(chǎn)工藝

根據(jù)鋼種和鋼的質(zhì)量要求，合金結(jié)構(gòu)鋼的冶煉，可采用氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐、平爐、電弧爐；或再加電渣重熔、真空除氣。鑄錠可采用連鑄或模鑄。鋼錠應(yīng)緩慢冷卻或熱送鍛造、軋制。鋼錠加熱時(shí)，應(yīng)力求溫度均勻并有足夠的保溫時(shí)間，以改善偏析缺陷和避免鍛、軋時(shí)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(shí)應(yīng)快速冷卻,以免加重帶狀組織；截面較大的鍛件，應(yīng)采取措施消除內(nèi)應(yīng)力和白點(diǎn)。調(diào)質(zhì)鋼應(yīng)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(guò)程中，滲層濃度梯度不宜過(guò)大,以免在滲層晶界上出現(xiàn)連續(xù)網(wǎng)狀碳化物;氮化鋼必需先經(jīng)熱處理得到所需的性能，再經(jīng)后精加工才能進(jìn)行氮化。氮化處理后除將脆薄的“白層”研磨除去外，不再加工。

其他信息

　　可分為普通合金結(jié)構(gòu)鋼和特殊用途合金結(jié)構(gòu)鋼。前者包括低合金高強(qiáng)度鋼、低溫用鋼、超高強(qiáng)度鋼、滲碳鋼、調(diào)質(zhì)鋼和非調(diào)質(zhì)鋼；后者包括彈簧鋼、滾珠軸承鋼、易切削鋼、冷沖壓鋼等。

　　要求具有較高的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度，還有足夠的塑性和韌性。

　　一般采用電弧爐和氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐冶煉，要求高的采用爐外精煉、電渣重熔或真空處理、真空感應(yīng)爐冶煉或雙真空冶煉、合適的熱處理。

　　這類(lèi)鋼的合金元素含量都相當(dāng)高，主要有耐蝕鋼、耐熱鋼、耐磨鋼、磁鋼以及具有其他特殊物理和化學(xué)性能的特殊鋼。

　　合金結(jié)構(gòu)鋼廣泛用于船舶、車(chē)輛、飛機(jī)、導(dǎo)彈、兵器、鐵路、橋梁、壓力容器、機(jī)床等結(jié)構(gòu)上。

　　合金結(jié)構(gòu)鋼比碳素鋼有更好的力學(xué)性能，特別是熱處理性能優(yōu)良。

　　其牌號(hào)通常是以“數(shù)字＋元素符號(hào)＋數(shù)字”的方法來(lái)表示。牌號(hào)中起首的兩位數(shù)字表示鋼的平均含碳量的萬(wàn)分?jǐn)?shù)，元素符號(hào)及其后的數(shù)字表示所含合金元素及其平均含量的百分?jǐn)?shù)。

　　若合金元素含量小于1.5%，則不標(biāo)其含量。

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