合金钢的分类、用途及牌号

合金钢的分类、用途及牌号
合金钢是在Fe-C合金钢中加入一定量的合金元素形成具有特殊用途的钢。合金钢的分类通常根据其用途、合金元素含量、冶金质量等进行分类。按其用途、冶金质量等进行分类与碳钢相近。这里只介绍按合金元素含量分类。



一、合金钢的分类



1.按合金元素的总量来分  合金总量＜5称为低合金钢，5%≤合金总量＜10%称为中合金钢，合金总量≥10%称为高合金钢。



2.按主要合金元素来分  如：3Cr3MoW2V钢称为铬钨硅系钢。



二、 合金钢的牌号  **表示含碳量wc，若是一位数，则是用千分数表示wc，若是二位数，则是用万分数表示wc，若没有数字，则表示wc≈1%（具体是多少要查资料）；当平均含碳量wc≤0.08%时用“0”表示，当平均含碳量wc≤0.03%时用“00”表示。元素后面的数字表示该元素的平均百分数含量。没有数字表示该元素的含量＜1.5%。



以8Cr2MnWMoVS为例，8表示wc≈0.8%，Cr2表示wc≈2%，Mn、W、Mo、V、S的含量均＜1.5%。



三、常用合金元素的作用



钢中加入合金元素后，能形成一定数量的合金碳化物，细化晶粒，提高淬透性，增加回火稳定性，以达到增加性和提高韧性的要求。所加入的主要合金元素及其作用如下：



1.Mn的作用  锰强烈地增加钢的淬透性，大幅度降低钢的马氏体转变温度，增加淬火后残余奥氏体量，这对防止工件淬火变形、淬裂、稳定尺寸有利。但降低钢的导热性，有较大的过热敏感性，并加剧第二类回火脆性。Mn宜与Mo、V、Cr、W等复合添加。在抗冲击及高强韧性模具钢中受到限制。



2.Si的作用  硅增加钢的淬透性和回火稳定性，显著变形后抗力及冲击疲劳抗力；也可提高钢的抗氧化性和耐腐烛性。但硅促使钢中碳以石墨形式析出，造成脱碳倾向比较严重，并增加钢的过热敏感性和第二类回火脆性。



3.Cr的作用  铬显著增加钢的淬透性，有效提高钢的回火稳定性。钢中随着含碳量的增加，依次生成(Fe·Cr)3C、(Fe·Cr)23C等碳化物，这些碳化物稳定性较好，从而减小钢的过热敏感性，提高钢的性。铬对钢表面具有钝化作用，使钢具有抗氧化能力。但铬含量较高会增加碳化物不均匀性和残余奥氏体量。一般在低合金钢中，铬的质量分数为0.5%~1.5%；在高韧性模具钢中，铬的质量分数为4%~5%；在高微变形模具钢中，铬的质量分数为6%~12%。



4.Mo的作用  钼可提高淬透性和高温蠕变强度，回火稳定性和二次硬化效果也强于铬；并能抑制Cr、Mn、Si引起的第二类回火脆性。但钼增加脱碳倾向。常用模具钢中钼的质量分数为0.5%~5%。



5.W的作用  钨的一大优点是造成二次硬化，显著提高钢的热硬性；其提高性和降低钢的过热敏感性优于钼。但钨能强烈降低钢的导热性，过量钨使得钨的碳化物不均匀、钢的强度和韧性降低。在高承载能力的冷作模具钢中，钨的质量分数小于18%，并且有以Mo、V代替W、减少W含量的趋势。



6.V的作用  钒主要以V4C3的形式存在于钢中。由于V4C3稳定难溶，硬度高，所以钒能显著提高钢的性和热硬性；同时钒还可以细化晶粒、降低过热敏感性。但钒量过多，会降低可锻性和磨削性。故钒的质量分数一般控制在0.2%~2%。



7.Co的作用  钴的主要作用是提高高速钢的红硬性，增加二次硬化效果，在硬质合金材料中，钴是重要的黏结剂。



8.Ni的作用  镍既能提高钢的强度，又能提高钢的韧性，同时提高钢的淬透性；含量较高时，可显著提高钢的耐腐烛性。但镍有增加第二类回火脆性的倾向。



每一个合金钢的牌号都是合金元素含量和合金元素的较佳组合方案之一。分析合金钢的性能和特点时，可从分析合金钢的合金元素含量和合金元素的组合等进行分析。