第四章  低合金钢与合金钢

第一节  合金钢的分类：

低合金钢：普通质量、优质、特殊质量；

合金钢：低合金钢、中合金钢、高合金钢

牌号：含碳量、合金元素（如60Si2Mn、1Cr13、GCr15）；特例（CrWMn、0Cr18Ni9）

第二节  合金元素对钢的影响：

对基本相的影响：（溶于基本相中，固溶强化；形成合金碳化物，细小分布时能提高强度、硬度、耐热性、耐磨性）

对性能的影响：力学性能、热处理性能……

第三节  合金钢结构钢

一、 低合金高强度结构钢 

化学成分特点：低碳、低合金

性能特点：高的屈服点与良好的塑性韧性、良好的焊接性、一定的耐腐蚀性

3．牌号：Q345，共有Q295、Q345、Q390、Q420、Q460五个牌号

4．应用：车辆冲压件、冷弯型钢、中低压化工容器、大型船舶、桥梁、起重机械、大型焊接结构件、电站设备厂房等

二、合金渗碳钢

成分特点：低碳（wc<0.25%），合金元素阻止奥氏体长大、强化、提高淬透性

常用钢号： 低淬透性（临界淬透直径20~25mm）：20Cr  

                   中淬透性（临界淬透直径25~60mm）：20CrMnTi  

                   高淬透性（临界淬透直径>100mm）：18Cr2Ni4WA     

热处理、性能：渗碳、淬火低温回火，表面高硬度和耐磨性;心部足够强韧性。

应用：承受冲击和摩擦下使用零件，如汽车齿轮、齿轮轴、十字轴、活塞销等

三、合金调质钢

1． 合金调质钢

成分：中碳（wc=0.25%~0.5%）,合金元素提高淬透性、回火稳定性、细化晶粒

常用钢号：低淬透性（临界淬透直径30~40mm）：  40Cr 、40Mn2

                  中淬透性（临界淬透直径40~60mm）：  40CrNi、35CrMo、38CrMoAl

                  高淬透性（临界淬透直径>60mm）：  40CrNiMo、25Cr2Ni4WA

热处理、性能、应用：

调质处理，具有良好的综合力学性能；表面淬火，表面具有高的硬度和耐磨性

用于汽车上的连杆螺栓、传动轴、偏心轮、转向节等，机械中的各类轴、齿轮

四、合金弹簧钢

成分：中高碳（wc=0.5%~0.7%）合金元素的作用主要是提高强度、提高淬透性

常用牌号： 50CrVA、60Si2Mn

弹簧的成型及热处理：冷成型弹簧（尺寸小于8~10mm）：去应力退火 ； 热成型弹簧（尺寸大于10~15mm）：余热淬火+中温回火

五、滚动轴承钢

  GCr9  Gcr15    成分  热处理  性能  应用

六、高锰耐磨钢

  ZGMn13-1   ZGMn13-2   ZGMn13-3     ZGMn13-4

  耐磨钢的使用条件、 耐磨钢的耐磨原理、 耐磨钢的水韧处理

 第四节  合金工具钢和高速工具钢

一、 合金工具钢

分六组：量具刃具钢、冷作模钢、热作模钢、耐冲击工具钢、无磁工具钢、塑料模钢

性能要求及成分特点：高硬度、耐磨性、尺寸稳定性；高碳

1．量具刃具钢

成分：高碳0.8%~1.5%，主加合金元素C、Mo、Cr、V等（淬透性、耐磨性、细化晶粒）

常用牌号：9SiCr  Cr06  Cr2  9Cr2

热处理：淬火、低温回火(60~64HRC)

              冷处理、时效处理（对于高精度量具）

另：对于一般、简单刀具、量具也能用碳素工具钢，轴承钢也可能制用量具

2． 热作模具钢

用途：高温下塑性变形的模具（热锻模、热挤压模、压铸模等）

要求：使用温度一般高于600℃，高的强度、韧性、耐磨、耐高温、热疲劳性、淬透性

成分：一般为中碳成分（wc=0.45%~0.6%）

常用热作模具钢：5CrNiMo  5CrMnMo（用于热锻模）、3Cr2W8V（热挤压模、压铸模）

热处理：淬火、回火（回火温度视硬度要求而定，一般为中温回火）

3．冷作模具钢

用途：冷冲模、拉丝模、冷墩模、冷挤压模

性能要求：高硬度（56~62HRC）、耐磨性、淬透性、热处理变形小，温度不超过300℃

成分特点：高碳（>1%），

热处理：淬火、低温回火；或高温淬火、多次回火

常用钢种：

T10  用于尺寸不大、形状简单、精度不高的冷冲模

9SiCr  9Mn2V  CrWMn  GCr9   Gcr15  可用于形状复杂、淬火变形冷作模  

Cr12  Cr2MoV  W18Cr4V  用于尺寸大、耐磨、变形小的冷作模具

4． 塑料模具钢

性能要求：较高预硬硬度（28～35HRC），便于切削加工；抛光后达到高镜面度；热处理后硬度应超过45~55HRC，良好的耐磨性；足够的强度和韧性；热处理变形小；良好的耐蚀性。

二、高速工具钢（锋钢）

性能特点：高硬度、耐磨性、红硬性600℃

成分特点：高碳、高合金

常用钢号：W18Cr4V  W6Mo5Cr4V2

热加工特点：反复锻打

热处理：高温淬火+多次回火，氮碳共渗、蒸汽处理

如W18Cr4V应在1270~1280℃淬火、并在560℃三次回火

应用：高速切削用车刀、铣刀、钻头等，也可用作模具

第五节  特殊性能钢

一、不锈钢

钢的腐蚀原理：氧化腐蚀、电化学腐蚀

1． 奥氏体不锈钢  

1Cr18Ni9  0Cr19Ni9．．．．．．

钢号表示：标记为“0”，wC＜0.08%，钢号中记“00”表示wC＜0.03%

成分：

性能特点：良好的塑性、韧性、焊接性和耐蚀性能（氧化性和还原性介质中）

热处理：固溶处理，1050～1150℃，然后水冷，获得单相奥氏体组织

用途：耐酸容器及设备衬里、输送管道、耐硝酸的设备零件等。

2． 马氏体不锈钢 

1Cr13  2Cr13  3Cr13   4Cr13．．．．．．

性能：因含碳较高，故具有较高的强度、硬度和耐磨性，但耐蚀性稍差，

用途：力学性能要求较高、耐蚀性能要求，如弹簧、汽轮机叶片、水压机阀等。

热处理：淬火、回火

3． 铁素体不锈钢  

0Cr13  1Cr17  1Cr17Ti．．．．．．

成分：低碳、高铬

性能：高温抗氧化性好、抗大气、硝酸及盐水溶液的腐蚀、热膨胀系数小等特点

用：硝酸及食品工厂设备，也可作在高温下工作的零件，如燃气轮机零件等。

二、耐热钢

耐热钢的性能要求：高温耐氧化性、热强性（高温强度）

用于：热处理炉、锅炉受热管、汽轮机叶片、发动机排气阀

常用钢种：

珠光体型：15CrMo

马氏体型：1Cr13、4Cr9Si2

奥氏体型：0Cr18Ni9  4Cr14Ni14W2Mo

小结：列表总结合金钢的种类、常用牌号、热处理方法、性能、应用