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UNS G51170 合金結(jié)構(gòu)鋼 圓棒 鋼板 無縫鋼管 合金鋼 合金鋼是指鋼中除含硅和錳作為合金元素或脫氧元素外，還含有其他合金元素（如鉻、鎳　、鉬、釩、鈦、銅、鎢、鋁、鈷、鈮、鋯和其他元素等），有的還含有某些非金屬元素（如硼、氮等）的鋼。合金鋼中由于含有不同種類和數(shù)量的合金元素，并采取適當(dāng)?shù)墓に嚧胧?，便可分別具有較高的強(qiáng)度、韌性、淬透性、耐磨性、耐蝕性、耐低溫性、耐熱性、熱強(qiáng)性、紅硬性等特殊性能。

合金鋼的種類繁多，為了便于生產(chǎn)、使用和科學(xué)研究，需要進(jìn)行分類。

（1）按用途分類,大體上可分為：建筑結(jié)構(gòu)用鋼，機(jī)械結(jié)構(gòu)用鋼（除了合金結(jié)構(gòu)鋼）外，還包括合金彈簧鋼和軸承鋼等），工具鋼（包括工模具鋼和高速工具鋼）以及特殊性能鋼（不銹耐酸鋼、耐熱不起皮鋼、無磁鋼等）。

（2）按合金元素的總含量可分成：低合金鋼（5％以下）、中合金鋼(5～10％)和高合金鋼（超過10％）。

（3）按所含主要元素分類，有鉻鋼、鎳鋼、鉬鋼、鉻鎳鋼、鉻鎳鉬鋼等。

（4）按合金鋼的金相組織又可分成：鐵素體鋼、珠光體鋼、貝氏體鋼、馬氏體鋼、奧氏體鋼，以及亞共析鋼和過共析鋼等。

1.低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼

其牌號(hào)由代表屈服點(diǎn)的漢語(yǔ)拼音字母（Q）、屈服極限數(shù)值、質(zhì)量等級(jí)符號(hào)（A、B、C、D、E）三個(gè)部分按順序排列。例如Q390A，表示屈服強(qiáng)度σs＝390N/mm2、質(zhì)量等級(jí)A的低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼。

2.合金結(jié)構(gòu)鋼

其牌號(hào)由“兩位數(shù)字十元素符號(hào)+數(shù)字”三部分組成。前面兩位數(shù)字代表鋼中平均碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的萬倍，元素符號(hào)表示鋼中所含的合金元素，元素符號(hào)后面數(shù)字表示該元素的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)的百倍。合金元素的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)Me＜1.5%時(shí)，一般只標(biāo)明元素而不標(biāo)明數(shù)值；當(dāng)平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥1.5％、≥2.5％、≥3.5%，…時(shí)，則在合金元素后面相應(yīng)地標(biāo)出2，3，4，…。例如40Cr，其平均碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)c=0.4％，平均鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)Cr＜1.5％。如果是高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼，則在牌號(hào)的末尾加“A”。例如38CrMoAlA鋼，則屬于高級(jí)優(yōu)質(zhì)合金結(jié)構(gòu)鋼。

3.滾動(dòng)軸承鋼

在牌號(hào)前面加“G”(“滾”字漢語(yǔ)拼音的首位字母)，后面數(shù)字表示鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的千倍，其碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不標(biāo)出。例如GCr15鋼，就是平均鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)Cr＝1.5％的滾動(dòng)軸承鋼。鉻軸承鋼中若含有除鉻外的其它合金元素時(shí)，這些元素的表示方法同一般的合金結(jié)構(gòu)鋼。滾動(dòng)軸承鋼都是高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼，但牌號(hào)后不加“A”。

4.合金工具鋼

這類鋼的編號(hào)方法與合金結(jié)構(gòu)鋼的區(qū)別僅在于：當(dāng)c＜1％時(shí)，用一位數(shù)字表示碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的千倍；當(dāng)碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥1%時(shí)，則不予標(biāo)出。例如Cr12MoV鋼，其平均碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為?c=1.45％~1.70%，所以不標(biāo)出；Cr的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12％，Mo和V的質(zhì)量分?jǐn)?shù)都是小于1.5%。又如9SiCr鋼，其平均?c=0.9％，平均?Cr均＜1.5％。不過高速工具鋼例外，其平均碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)無論多少均不標(biāo)出。因合金工具鋼及高速工具鋼都是高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼，所以它的牌號(hào)后面也不必再標(biāo)“A”。

5.不銹鋼與耐熱鋼

這類鋼牌號(hào)前面數(shù)字表示碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的千倍。例如3Crl3鋼，表示平均?c＝0.3％，平均?Cr＝13％。當(dāng)碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)?c≤0.03％及c≤0.08％時(shí)，則在牌號(hào)前面分別冠以“00”及“0”表示，例如00Cr17Ni14Mo2，0Cr19Ni9鋼等。

09MnNb、16Mn、15MnTi鋼屬低合金結(jié)構(gòu)鋼，用于制造橋梁、車輛、鍋爐、油罐、建筑結(jié)構(gòu)和化工容器等。

14MnVTiRe、14MnMoV、18MnNb、14CrMnMoVB鋼用于制造大型船舶、重要橋梁、電站設(shè)備及鍋爐、化工、石油等中高壓容器。

20Cr、20MnV鋼，適于制造滲碳小齒輪、小軸、活塞銷等。

20CrMnTi鋼，常用于制造汽車、拖拉機(jī)上的齒輪。

18Cr2Ni4WA、15CrMn2SiMo、20Cr2Ni4A鋼，常用于制造大型滲碳齒輪和軸類件。

40MnB、40Cr、35CrMo、40CrMnMo鋼，用于制造重要調(diào)質(zhì)件，如主軸、曲軸、連連桿和齒輪等機(jī)械零件。

65Mn、60Si2Mn鋼屬?gòu)椈射摚饕糜谥圃旖孛嫘∮?/span>25mm的彈簧，如車箱板簧和機(jī)車板簧、扭桿簧等。

GCr15、GsiMnMoV鋼屬軸承鋼，主要用于制造滾動(dòng)軸承的內(nèi)圈、外圈和滾動(dòng)體，也可用于制造冷沖模、冷軋輥等。

CrWMn、CrMn、9Mn2V鋼，用于制造測(cè)量工具，如卡尺、千分尺、量規(guī)、塊規(guī)塞規(guī)等。

W18Cr4V、W6Mo5C4V2鋼，用于制造高速切削的刃具，如鉆頭、銑刀、滾刀、拉刀、鉸刀車刀等。

5CrMnMo、3Cr2W8V鋼，屬熱模具鋼，用于制造熱鍛模、熱壓模、壓鑄模等。

Cr12、Cr12MoV鋼，屬冷模具鋼，用于制造冷沖模具、冷切剪刀具等。

1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13鋼，屬馬氏體不銹鋼，用于制造抗弱腐蝕性介質(zhì)并承受沖擊載荷的零件，還可用來制造具有較高硬度和耐磨性的醫(yī)療工具等。

1Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti鋼，屬奧氏體不銹鋼，用于制造耐硝酸、冷磷酸、有機(jī)酸及鹽、堿溶液腐蝕的設(shè)備零件。

Mn13鋼，屬耐磨鋼，用于制造拖拉機(jī)鏈軌板、挖掘機(jī)鏟齒、球磨機(jī)襯板、鐵路道岔等。

5CrMo、4Cr10Si2Mo鋼，屬耐熱鋼，用于制造在高溫下工作的零件或構(gòu)件。

合金鋼中常用的合金元素有硅（Si）、錳(Mn)、鉻(Cr)、鎳(Ni)、鉬(Mo)、鎢(W)、釩(V)、鈦（Ti）、鈮(Nb)、鋯(Zr)、鈷(Co)、鋁(Al)、銅(Cu)、硼(B)、稀土(RE)等。磷(P)、硫(S)、氮(N)等在某些情況下也起合金元素的作用。

根據(jù)各種元素在鋼中形成碳化物的傾向，可分為三類：

①強(qiáng)碳化物形成元素，如釩、鈦、鈮、鋯等。這類元素只要有足夠的碳，在適當(dāng)?shù)臈l件下，就形成各自的碳化物;僅在缺碳或高溫的條件下,才以原子狀態(tài)進(jìn)入固溶體中。

②碳化物形成元素，如錳、鉻、鎢、鉬等。這類元素一部分以原子狀態(tài)進(jìn)入固溶體中，另一部分形成置換式合金滲碳體,如(Fe，Mn)₃C、(Fe，Cr)₃C等,如果含量超過一定限度（除錳以外），又將形成各自的碳化物,如(Fe，Cr)₇C₃、(Fe，W)₆C等。

③不形成碳化物元素，如硅、鋁、銅、鎳、鈷等。這類元素一般以原子狀態(tài)存在于奧氏體、鐵素體等固溶體中。合金元素中一些比較活潑的元素，如鋁、錳、硅、鈦、鋯等，極易和鋼中的氧和氮化合，形成穩(wěn)定的氧化物和氮化物，一般以?shī)A雜物的形態(tài)存在于鋼中。錳、鋯等元素也和硫形成硫化物夾雜。鋼中含有足夠數(shù)量的鎳、鈦、鋁、鉬等元素時(shí)能形成不同類型的金屬間化合物。有的合金元素如銅、鉛等，如果含量超過它在鋼中的溶解度，則以較純的金屬相存在。

鋼的性能取決于鋼的相組成，相的成分和結(jié)構(gòu)，各種相在鋼中所占的體積組分和彼此相對(duì)的分布狀態(tài)。合金元素是通過影響上述因素而起作用的。對(duì)鋼的相變點(diǎn)的影響 主要是改變鋼中相變點(diǎn)的位置，大致可以歸納為以下三個(gè)方面：

①改變相變點(diǎn)溫度。一般來說，擴(kuò)大γ相(奧氏體)區(qū)的元素，如錳、鎳、碳、氮、銅、鋅等,使A₃點(diǎn)溫度降低,A₄點(diǎn)溫度升高;相反,縮小γ相區(qū)的元素，如鋯、硼、硅、磷、鈦、釩、鉬、鎢、鈮等,則使A₃點(diǎn)溫度升高，A₄點(diǎn)溫度降低。惟有鈷使A₃和A₄點(diǎn)溫度均升高。鉻的作用比較特殊,含鉻量小于7％時(shí)使A₃點(diǎn)溫度降低,大于7％時(shí)則使A₃點(diǎn)溫度提高。

②改變共析點(diǎn)S的位置。縮小γ相區(qū)的元素，均使共析點(diǎn)S溫度升高；擴(kuò)大γ相區(qū)的元素,則相反。此外幾乎所有合金元素均降低共析點(diǎn)S的含碳量，使S點(diǎn)向左移。不過碳化物形成元素如釩、鈦、鈮等（也包括鎢、鉬），在含量高至一定限度以后,則使S點(diǎn)向右移。

③改變γ相區(qū)的形狀、大小和位置。這種影響較為復(fù)雜，一般在合金元素含量較高時(shí)，能使之發(fā)生顯著改變。例如鎳或錳含量高時(shí)，可使γ相區(qū)擴(kuò)展至室溫以下，使鋼成為單相的奧氏體組織；而硅或鉻含量高時(shí)，則可使γ相區(qū)縮得很小甚至完全消失，使鋼在任何溫度下都是鐵素體組織。

對(duì)鋼加熱和冷卻時(shí)相變的影響 鋼加熱時(shí)的主要固態(tài)相變是非奧氏體相向奧氏體相的轉(zhuǎn)變，即奧氏體化的過程。整個(gè)過程都和碳的擴(kuò)散有關(guān)。合金元素中，非碳化物形成元素如鎳、鈷等，降低碳在奧氏體中的激活能，增加奧氏形成的速度；而強(qiáng)碳化物形成元素如釩、鈦、鎢等，強(qiáng)烈妨礙碳在鋼中的擴(kuò)散，顯著減慢奧氏體化的過程。鋼冷卻時(shí)的相變是指過冷奧氏體的分解，包括珠光體轉(zhuǎn)變（共析分解）、貝氏體相變及馬氏體相變。由于鋼中大都存在幾種合金元素的相互作用，致使對(duì)鋼冷卻時(shí)相變的影響也復(fù)雜得多。僅舉合金元素對(duì)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線的影響為例，大多數(shù)合金元素，除鈷和鋁外，均起減緩?qiáng)W氏體等溫分解的作用，但各類元素所起的作用有所不同。不形成碳化物的（如硅、磷、鎳、銅）和少量的碳化物形成元素（如釩、鈦、鉬、鎢），對(duì)奧氏體到向珠光體的轉(zhuǎn)變和向貝氏體的轉(zhuǎn)變的影響差異不大，因而使轉(zhuǎn)變曲線向右推移。

碳化物形成元素（如釩、鈦、鉻、鉬、鎢）如果含量較多，將使奧氏體向珠光體的轉(zhuǎn)變顯著推遲，但對(duì)奧氏體向貝氏體的轉(zhuǎn)變的推遲并不顯著，因而使這兩種轉(zhuǎn)變的等溫轉(zhuǎn)變曲線從“鼻子”處分離，而形成兩個(gè)C形。當(dāng)這類元素增加到一定程度時(shí)，在這兩個(gè)轉(zhuǎn)變區(qū)域的中間還將出現(xiàn)過冷奧氏體的亞穩(wěn)定區(qū)。合金元素對(duì)馬氏體轉(zhuǎn)變溫度M_s(起始轉(zhuǎn)變溫度)和Mn (終了轉(zhuǎn)變溫度)的影響也很顯著，大部分元素均使M_s和Mn點(diǎn)降低，其中以碳的影響最大,其次為錳、釩、鉻等；但鈷和鋁則使M_s和Mn點(diǎn)升高。
對(duì)鋼的晶粒度和淬透性的影響 影響奧氏體晶粒度的因素很多。鋼的脫氧和合金化情況均與“奧氏體本質(zhì)晶粒度”有關(guān)。一般來說,一些不形成碳化物的元素,如鎳、硅、銅、鈷等,阻止奧氏體晶粒長(zhǎng)大的作用較弱,而錳、磷則有促進(jìn)晶粒長(zhǎng)大的傾向。碳化物形成元素如鎢、鉬、鉻等，對(duì)阻止奧氏體晶粒長(zhǎng)大起中等作用。強(qiáng)碳化物形成元素如釩、鈦、鈮、鋯等，強(qiáng)烈地阻止奧氏體晶粒長(zhǎng)大，起細(xì)化晶粒作用。鋁雖然屬于不形成碳化物元素，但卻是細(xì)化晶粒和控制晶粒開始粗化溫度的最常用的元素。

鋼的淬透性（見淬火）高低主要取決于化學(xué)成分和晶粒度。除鈷和鋁等元素外，大部分合金元素溶入固溶體后都不同程度地抑制過冷奧氏體向珠光體和貝氏體的相變，增加獲得馬氏體組織的數(shù)量，即提高鋼的淬透性。一些碳化物形成元素，如釩、鈦、鋯、鎢等，如果形成碳化物而固定了鋼中的碳，反而會(huì)降低淬透性，易使晶粒粗化的元素如錳，能提高淬透性；使晶粒細(xì)化的元素如鋁，則降低淬透性。硼是顯著影響淬透性的元素，合金鋼中即使只含十萬分之一的硼，也能顯著提高鋼的淬透性。但硼的這種影響僅對(duì)低、中碳鋼有效，對(duì)高碳鋼完全無效。
對(duì)鋼的力學(xué)性能和回火性能的影響 鋼的性能取決于鐵的固溶體和碳化物各自性能以及它們相對(duì)分布的狀態(tài)。合金元素對(duì)鋼的力學(xué)性能的影響也與此有關(guān)。固溶于鐵素體中的合金元素，起固溶強(qiáng)化作用，使強(qiáng)度和硬度提高，但同時(shí)使韌性和塑性相對(duì)地降低。其中以磷和硅的固溶強(qiáng)化作用最顯著，而硅對(duì)韌性的影響也最嚴(yán)重。少量的錳、鉻或鎳，反而對(duì)鐵素體的韌性有一定提高。
調(diào)質(zhì)鋼的韌性－脆性轉(zhuǎn)變溫度是評(píng)價(jià)力學(xué)性能的一項(xiàng)重要指標(biāo)。①提高轉(zhuǎn)變溫度的元素有B、P、C、Si、Cu、Mo、Cr；②降低轉(zhuǎn)變溫度的元素有Ni、Mn；③少量時(shí)提高、多量時(shí)降低轉(zhuǎn)變溫度的元素有Ti、V;④少量時(shí)降低、多量時(shí)提高轉(zhuǎn)變溫度的元素有Al。
合金鋼的回火穩(wěn)定性比碳素鋼好，這是由于合金元素在回火時(shí)阻礙了鋼中原子的擴(kuò)散，因而在同樣溫度下，起到延遲馬氏體分解和抗回火軟化的作用。對(duì)合金鋼的回火穩(wěn)定性影響比較顯著的為：釩、鎢、鈦、鉻、鉬、鈷、硅等元素；影響不明顯的為：鋁、錳、鎳等元素?？梢钥吹?，碳化物形成元素，對(duì)回火軟化的延遲作用特別顯著。鈷和硅雖屬不形成碳化物元素，但它們對(duì)滲碳體晶核的形成和長(zhǎng)大，有強(qiáng)烈的延遲作用，因此，也有延遲回火軟化的作用。各種合金元素對(duì)回火脆性影響的程度是不同的。定性地說，錳、鉻、氮、磷、釩、銅、鎳等均有促進(jìn)回火脆性的傾向。鉬的作用較特殊，它加入已有回火脆性的合金鋼（例如含錳、鉻等）中，能顯著地降低回火脆性傾向；若單獨(dú)加入普通碳素鋼中，則成為促進(jìn)回火脆性傾向的元素。鎢的作用與鉬相似，但對(duì)回火脆性的影響尚未十分確定。
對(duì)鋼的焊接性和被切削性的影響 焊接性和被切削性是衡量鋼的工藝性能好壞的主要方面。凡能提高淬透性的合金元素均對(duì)鋼的焊接性不利。因?yàn)樵诤缚p熱影響區(qū)靠近熔合線一側(cè)冷卻時(shí)易形成馬氏體等硬脆組織，有導(dǎo)致開裂的危險(xiǎn)。另一方面，熱影響區(qū)靠近熔合線處的晶粒因受高熱容易粗化，因此，合金鋼中含有可使晶粒細(xì)化的元素如鈦、釩等是有益的。硅含量高，焊接時(shí)會(huì)發(fā)生嚴(yán)重噴濺。硫含量高容易產(chǎn)生熱裂，同時(shí)會(huì)逸出二氧化硫氣體，在焊接金屬內(nèi)形成氣孔和疏松。磷含量高容易導(dǎo)致冷裂。
鋼中加入適量的硫、鉛等元素可改善鋼的被切削性（見易切削鋼）。合金鋼中的合金元素一般會(huì)使鋼的硬度增加，因而增高切削抗力，加劇刀具磨損。通過改變鋼的基體組織、夾雜物的種類、數(shù)量和形狀可以影響鋼的被切削性。對(duì)鋼的耐蝕性能的影響 鉻是不銹耐酸鋼和耐熱鋼的主要合金元素。合金鋼中含鉻量若達(dá)到12％左右，在鋼的表面便形成致密的鉻的氧化物，使鋼在氧化性介質(zhì)中的耐蝕性發(fā)生突變而大大提高。鉻、鋁、硅等元素，能提高鋼的抗氧化性和抗高溫氣體的腐蝕性能，但過量的鋁和硅則會(huì)使鋼的熱塑性變壞。鎳主要用來形成和穩(wěn)定奧氏體組織，使鋼獲得良好的力學(xué)性能、耐蝕性能和工藝性能。鉬能使不銹耐酸鋼很快鈍化，提高對(duì)含有氯離子的溶液及其他非氧化性介質(zhì)的耐蝕能力。鈦、鈮通常用來固定合金鋼中的碳，使它生成穩(wěn)定的碳化物，以減輕碳對(duì)合金鋼耐蝕性能的有害作用。銅和磷配合使用時(shí)，可提高鋼的耐大氣腐蝕性能。^[