1、合金鋼：一、 鋼的合金化概論目前常用的合金元素有：硅、錳、烙、鎳、鎢、鉬、釩、鈦、鈮、鋯、鋁、銅、鈷、氮、硼、稀土等（一）、鋼中的合金元素鋼是以鐵為基礎的合金，其點陣結構是由鐵決定的。由于冶煉時所用的原材料冶煉方法和工藝操作等的影響，使其還有十多種或更多種元素。鋼中除了碳可能還有其他元素【硅、錳、硫、磷、銅、鎳等它一般作為雜質或殘余元素對待，而不認為是合金元素】錳可有生鐵帶入鋼中 ，錳與硅還可以以脫氧劑的形式加入。殘余元素的存在有時可以起到一定有益的作用（如鎳、烙可以提高鋼的淬透性），但在大多數情況下會產生不利的影響（殘留的鎳、烙、銅存在會對鋼的焊接性冷變形加工形產生不利的影響），所以對于優質

2、碳素鋼都規定了殘余元素的最高許可量。在冶煉過程中，鋼液不可避免的隱含微量的氣體氧、氮、氫。這些元素在鋼中的含量雖然過少，但在一定的條件下或超過一定的含量后，都會對鋼的性能顯示重要影響，因此不能不加以考慮。PS：【碳素鋼】壓力加工較方便，價格低，其機械性能可以滿足多方面的要求，尤其是經過熱處理后，性能有很大的改善，因此碳素鋼的產量占90%以上。 【碳素鋼局限】不銹、耐酸、耐磨物理性能、工藝性能、大尺寸、高強度。PS：【硫：降低韌性，可以用于易切鋼中】【合金鋼高低的判別】合金元素小于或等于5%時低合金鋼，5-10%中合金鋼，大于10%高合金鋼。二、鋼的分類（一）、按用途分類：冶煉方法和設備的不同，

3、工業鋼分：平爐鋼、轉爐鋼、電爐鋼三大類，每一類還可以根據爐襯材料的不同分為：堿性和酸性。電爐鋼還可以分為電弧爐鋼、感應爐鋼、真空感應爐鋼、電渣爐鋼等（二）、按結構分類： 1、結構鋼（1）、建筑及工程用鋼或者構建用鋼。用作鋼架、橋梁、鋼軌、車輛、船舶等，屬于這類鋼的有普通碳素鋼和部分普通低合金鋼，這類鋼很大一部分做成鋼板或型材。（2）、機器制造用鋼，用作各種制造零件，包括軸承、彈簧等。2、工具鋼（1）、量具刃具鋼（2）、冷模具鋼（3）、熱模具鋼（4）、耐沖擊工具用鋼3、特殊性鋼（1）、耐熱鋼，包括抗氧化鋼和熱強鋼（2）、不銹耐酸鋼，電工用鋼等（三）、按金相組織1、按平衡狀態或退火狀態的組織分類：

4、亞共析鋼、共析鋼、過共析鋼和菜氏體鋼2、按正火組織分類：珠光體鋼、貝氏體鋼、馬氏體鋼、奧氏體鋼。但由于正火空冷的冷卻速度隨鋼材尺寸的不同而不同，所以這種分類不是絕對的。3、按加熱冷卻時有無相變和室溫時的金屬組織 （1）、鐵素體鋼，加熱和冷卻時始終保持鐵素體 （2）、奧氏體鋼，加熱和冷卻時始終保持奧氏體 （3）、復相鋼，如半鐵素體或半奧氏體四、普通低合金結構鋼 要求：（一）、良好的綜合機械性能。采用普通低碳合金結構鋼的主要目的是減輕金屬結構的重量，提高其可靠性。所以要有【高的屈服強度和良好的機械性能】 （二）、普通低碳合金鋼的屈服極限：300、350、450、500、550-650MN/m2，其

5、中300-400常用。鋼的屈服極限主要取決于其顯微組織，目前普通低合金結構鋼所打到的強度和組織關系：1、鐵素體-珠光體（300-350）2、低碳貝氏體組織（450-650）3、低碳索氏體，這類鋼經過調制處理（650-800） （三）、良好的工藝性能 （四）、良好的耐腐蝕性合金元素在普通低碳合金鋼中的作用 （一）：合金元素對鋼的 機械性能的影響 目前工業上普遍采用的普通低碳合金鋼很大一部分具有【鐵素體-珠光體組織】在扎或者正火后得到最后的性能。其組織接近鋼的平衡組織。 提高碳含量及增加珠光體數量，【碳的含量對鋼的影響】：影響焊接性能、冷脆性，沖壓性等，除個別鋼外碳的含量限制在0.2%以下。在碳受

6、限的情況下，要通過加入合金元素來提高鋼的強度，總加入量不超過5%，一般在3%多為1-2%。 對于具有鐵素體-珠光體的普通合金鋼，合金元素對其強度的影響主要方式：(1)、鐵素體的固溶化（2）、增加珠光體的相對量（3）、控制晶粒大小（4）、影響珠光體的分散度（5）、沉淀硬化【低碳索氏體、低碳貝氏體（硼）、低碳馬氏體】 【PS】提高普通碳素鋼的另一途徑：采用低碳合金鋼淬火獲得低碳馬氏體，然后進行高溫回火，或的低碳索氏體組織，從而得到良好的機械性能和焊接性能。 （二）、合金元素對焊接性能的影響 良好的焊接性能只要指：焊縫區在焊接冷卻后不生成馬氏體或其他介穩組織。一般鋼結構焊接后的冷卻速度是30-50/

7、s。【在鋼中加入鈦、釩，由于能使晶粒細化能與碳結合成穩定的碳化物，而使淬透性降低，從而有利于得到良好的焊接性能】【說明】焊接時，焊縫區由于溫度的作用會引起晶粒增大，從而增加焊后開裂的傾向，。鋼中加入細化晶粒或阻礙晶粒長大的元素如：鉬、鈦、釩等有利于改變焊接性能。（二）、合金元素對耐大氣腐蝕的影響鋼中加入少量銅、磷、烙、鎳、鉬、鋁等元素可以提高普通低合金的耐大氣腐蝕性能，其中銅、磷最有效的元素。【應用】 （一）、一般結構鋼：有鐵素體-珠光體組織，在熱軋狀態下使用，但對厚度超過20mm的鋼板，最好進行正火處理，使組織均勻和性能穩定。【PS】鈦含量大于0,.05%的鋼需經正火使用。鈦>0.05

8、時，由于鈦在高溫時溶于固溶體中，冷卻過程中不能完全析出，因此熱軋后會引起很大的脆性。正火處理可以使鈦由過熔體析出，形成碳化物相，提高韌性好塑性。 【說明】提高屈服極限1、增加碳含量2、通過硅-錳復合強化16Mn韌性好、時效敏感性低、可焊性好。例：船舶、橋梁、車輛、大型容器、管道以及廠房的大型結構、重型機械設備、電站設備等焊接結構。A3碳素鋼相比可以節省20-30%的材料，耐腐蝕高20-30%（二）、耐大氣腐蝕用鋼：08MnPRe、12MnPRe、09MnCuPTi等，這些鋼碳含量都很低具有一定的塑性，適用于壓制薄壁結構件。強度的提高依賴錳、磷、銅的固溶強化。銅、磷、鈦、稀土共存時，鋼的耐大氣腐

9、蝕性更好，由于磷能增加鋼的冷脆性，因此加入少量的鈦以細化晶粒或加入少量稀土以改善鋼的韌性，特別是低溫韌性。（三）、沖壓用鋼：要求需要剛才要具備良好的塑性、細晶粒組織、冷彎性能。常用鋼材09MnV、09MnAl等作為沖壓用鋼。這些鋼材具有良好的塑性和沖壓加工性，通常不用做一般結構鋼件，而只用于沖壓。09MnA用于生產供沖壓用的腳薄的板材，09MnV的沖壓性能優于16Mn。（四）、中溫壓力容器用鋼：屈服極限在500MN/m2以上的低合金結構鋼，主要用于鍋爐和化工石油工業中溫壓力容器，其使用溫度一般在0-500度之間。這類剛屬于低碳珠光體耐熱鋼。例：12CrMo、12CrMoV、15CrMo等五、優

10、質碳素結構鋼和合金結構鋼 【碳素鋼】：主要缺點淬透性低、回火穩定性差、綜合機械性能較低。合金結構鋼比優質碳素結構鋼在冶金質量上有較高的要求，在化學成分方面對有害元素雜質限制較嚴。在合金結構鋼中磷、硫、銅限制：P、S小于等于0.04%、銅由于等于0.3%，高級優質鋼磷小于等于0.035%、硫小于等于0.03%、銅小于等于0.25%（一）、合金元素對結構鋼綜合機械性能的影響 一般機械零件均需要熱處理。淬火后的碳鋼：硬度較高，馬氏體轉變（提高碳含量）使具有較高的強度極限和屈服極限，低的沖擊韌性和塑性，另外會使脆性破壞的傾向增加。 合金元素基本上不會影響馬氏體的硬度，對強度的影響也不大。主要影響的是【

11、提高馬氏體的塑性】，加入合金元素后使馬氏體均勻，從而改善塑性。【PS】：回火馬氏體的硬度強度主要取決于碳的含量，回火的主要作用也是提高合金的塑性。【注】：碳素結構鋼及合金結構鋼淬火得到馬氏體后，在回火時，其最好的機械性能不是高溫回火索氏體，而是中、低溫回火的回屈氏體或回火馬氏體。（二）、結構鋼的淬透性 淬透性-依據之一，采用半馬氏體組織作為評定淬透性的標準。在生產實踐中，應該根據具體零件的工作條件和失效分析，確定它對淬透性的要求。對重要零件的淬透性一般要求是：在承受危險應力部位保證獲得90%以上的馬氏體。（三）、結構鋼的接觸疲勞性能和耐磨性 一般來說，提高鋼的表面硬度可以提高鋼的接觸疲勞性和耐

12、磨性。對于不承受復雜應力和承受較高的沖擊載荷的零件選擇高碳鋼（軸承鋼、工具鋼等），反之，采用低碳鋼化學處理，來提高表面硬度，同時保證心部有良好的韌性和綜合機械性能。【目前：碳氮共滲】1、 接觸疲勞性能以齒輪為例：齒輪在工作時，最大切應力在工作表面，及疲勞裂紋有可能發生在便面。在切應力的作用下，第一次的裂紋與表面成小于45度角度。在兩接觸面接觸時，潤滑油被壓入裂紋內并被封閉，在高的壓應力反復作用下，裂紋處的小片金屬就會折斷，在表面形成麻點。所以應該利用有高的疲勞強度的金屬。【影響疲勞強度的主要因素有深層的濃度，深層深度和心部的強度】【滲碳齒輪】層碳可以在表層產生有益的壓應力，從而提高抗疲勞度。但

13、碳的濃度超過一定濃度后會增加殘余奧氏體量，反是變層壓應力減小，同時還可能惡化表層顯微組織。表層碳濃度大部分來說085-1.05%為宜，另外碳化物最好是細小、均勻分布在表層上。【心部的強度越高，滲碳鋼的疲勞強度越高】【要求有高強度的同時，應具有應力集中消除的能力，及導致滲碳層要有良好的塑性。2、 耐磨性以滲碳為例：如果碳化物以細小均勻的形式分布時，滲碳曾德含量越多，碳化物的數量亦增加，鋼的耐磨性也增加。【合金元素可以提高耐磨性:例如：鎳。一般認為硬度越高，滲碳層的耐磨性越好。【PS】低溫回火能略提高滲碳層的耐磨性，未經低溫回火的零件，易產生麻點，這顯然與應力的消除和疲勞性能的改善有關。 最耐磨的

14、滲碳表層的組織應當是細的馬氏體均勻分布有細小的合金碳化物和少量的殘余奧氏體并經低溫回火，這種組織的硬度為58-63HRC3、 工藝性能鍛造：高溫易變形、鍛件表面的氧化皮松脆易于清理、鋼材表面質量。切削加工：軟、脆這樣保證鐵鐵屑易脫落，鋼的被切屑加工與其機械性能、組織及化學成分有關。鋼的組織明顯的影響了被切削的加工性。對于低碳鋼，采用高溫正火，得到粗大的晶粒和魏氏組織，可以改善被切削加工性，此時沖擊韌性降低，有利于斷削。中碳鋼自身有較粗大的珠光體和鐵素體的混合組織，被切削加工性較好，然而珠光體和鐵素體混合組織，韌性較高，不易加工，表面光潔度不好。(四)、優質碳素結構鋼：普通含錳量鋼和較高含錳量鋼

15、【增加錳的含量可以提高淬透性和強度，但是塑性略低。低碳鋼：15、20、15Mn、20Mn等常進行滲碳，碳。氮共滲，用途：摩擦片、活塞銷、不重要的齒輪等。這類鋼滲碳時晶粒容易長大，一般不直接淬火，因淬透性低，須用鹽水或水做冷卻介質(15Mn、20Mn可以在油中淬火)，變形較大，及用于形狀簡單受力大的零件。中碳鋼：碳含量0.3-0.55%。主要用于機械零件，要求有較好的機械性能，采用的熱處理是調質，要求機械性能低時最后可以采用正火處理。碳含量較低的鋼強度較低，但韌性較好，反之。這些鋼的選取取決于機械性能的要求。由于碳素鋼的淬透性低，調制后的機械性能不僅取決于回火溫度，而且還與截面尺寸有很大的關系。

16、【PS】1、45鋼：用量較大常用作曲軸、凸輪軸、中低速和輕負荷條件下的齒輪、齒條、軸等。這種鋼正火（830-880°C）后硬度為170-229HB，有良好的切削加工性。2、含錳較高的鋼的用途與含碳量其向相似的碳鋼相同，但其淬透性略高。為了提高表面的耐磨性，一般碳含量較高的鋼在調質或正火后還可以進行淬火處理，常使用高、中頻感應加熱以提高表面的硬度【目前淬火流行感應淬火，可以實現局部淬火】40和45鋼在表面進行淬火和低溫退火后，便面硬度能達到53-58HRC和55-60HRC【含碳量在0.6%以上的鋼常用于制作各種彈簧和各種要求耐磨的零件】（五）、錳鋼、錳釩鋼和錳鉬鎢鋼錳在鋼中一部分溶于

17、鐵素體，一部分溶于滲碳體，當滲碳體少時，錳一般溶于鐵素體。錳可以顯著推遲珠光體和貝氏體的轉變，當碳少時對珠光體的轉變影響大些，碳對時對貝氏體的影響大些，并且是二者轉變溫度下降，但對貝氏體轉變溫度影響更大，故在錳較高的時候可以出現中間穩定區域。【錳的作用】：加入錳提高淬透性，經過淬火退火后塑性降低（合金中猛的含量一般在1-2%范圍內）【錳鋼優缺點】錳可以增加鋼的偏析和氧化物夾雜數，生成具有塑性的硫化物，因此錳鋼易于形成帶狀組織并促進各向異性。錳鋼有回火脆性傾向和白點敏感性。【注】30Mn2鋼用于制造軸、齒輪、冷鐓螺栓及較大截面調質件。 35Mn2在制造小截面時與40Cr相當。 40Mn2鋼用于制

18、造較重負荷下的零件例：軸類、連桿、螺栓等 45Mn2和50Mn2鋼可用于制造承受較高應力的耐磨零件。【錳鋼中加入釩】可以防止過熱，細化晶粒，提高強度喝韌性。【錳鋼中加入鉬、鎢】提高淬透性，回火穩定性，調質后有較高的機械性能。(六)、烙鋼、烙釩鋼、烙鉬鋼及烙鉬鋁鋼烙在一般合金結構鋼中，只有部分溶于滲碳體，而大部分溶于鐵素體。加入烙可以使珠光體轉變溫度上升，貝氏體轉變溫度下降，因而出現中間穩定區域。錳和烙一樣能提高退火和淬火、回火后鋼的強度。烙含量較少時對鋼的塑性和韌性影響較少或者略有提高，含量超過1-1.5%時，對塑性影響不大，但略使沖擊韌性下降。烙鋼有回火脆性。15Cr和20Cr是滲碳鋼，滲碳

19、時鋼中的烙能強烈的促使表面碳濃度升高，易形成網狀碳化物，最好選擇較緩和的滲碳劑。烙鋼滲碳時心部晶粒會增大，所以除了形狀簡單，性能要求不高的零件可以直接淬火外，一般采用二次淬火（860-880°C油淬和770-820°C油淬）或一次性淬火（800-820°C），回火溫度為(180-200°C)。烙鋼滲碳后比碳鋼具有較高的心部強度，表面具有較好的耐磨性能。15Cr和20Cr 用于制造需要高強度和耐磨損的零件，如：活塞銷，凸輪，汽門推桿及工作速度較高的齒輪等。40Cr鋼是一種使用較廣泛的鋼，具有良好的綜合機械性能和較高的淬透性，斷面在50mm以下時，油淬后無自

20、由鐵素體析出。常用于制造曲軸，連桿和螺帽，進汽閥，齒輪和軸等較重要的調質零件 ，亦可進行碳氮共滲（830-850度°C油淬，180-200°C回火），制作負荷不是很高的齒輪等傳動件。另外40Cr鋼在進行感應表面淬火時，在大量生產時應采用精選碳含量（0.37-0.42%）的鋼，并經過調制。45Cr和50Cr鋼的強度較高，用于制造要求高強度或耐磨但沖擊負荷不是很大的軸、齒輪等。【烙鋼加入釩】 20CrV鋼滲碳使晶粒不宜增大，故可以提高心部韌性而表面耐磨性較好，滲碳后可直接淬火。 40CrV用作重要的調質零件，釩不能消除回火脆性，故回火后仍應快冷。【烙中加入少量的鉬（0.15-0

21、.25%）】20CrMo鋼用作滲碳鋼，耐磨性較好，可以做耐磨齒輪，常用作小型拖拉機的小模數齒輪。30CrMo、35CrMo、42CrMo鋼用于調質，有較高的淬透性，較好的強度和韌性，而并沒有回火脆性的傾向。而30CrMo和35CrMo鋼可以代替部分烙鎳鋼做截面較大和受高負荷的零件，如軸、主軸、齒輪、禁錮零件等。42CrMo鋼具有更高的淬透性和強度，可以做截面更大和強度更高的鍛件，如：機車牽引用的大齒輪，后軸，受負荷加大的連桿及彈簧夾、石油深井鉆頭接頭等。38CrMoAlA鋼是一種典型的氮化鋼，氮化鋼用于制造要求特變耐磨的機械零件。碳化鋼氮化不能獲得足夠高的硬度，因鐵與氮形成的氮化物較不穩定（F

22、e2N、Fe4N），在溫度較高的情況下容易聚集粗化并分解。當鋼中加入一些能生成氮化物的合金元素時，在低溫氮化過程中在表層生成細小的分散的，本身硬度也和高的氮化，因而得到硬度很高的氮化層。【由于氮化鋁的質點較脆，氮化后表層容易剝落，故鋁的加入量不宜過多0.7-1.2%】【PS】鋁的加入使鋼材的冶煉，熱加工和熱處理過程復雜化。鋁使鋼液粘度增大，容易產生夾雜和鋁分布不均勻而出現的點狀偏折，造成鋼錠表面質量變差和產生裂紋，因此含鋁的鋼材要求檢查發紋、夾灰、晶粒度，對鋼的低被組織要從嚴要求。烙在鋼中主要提高淬透性和強度，釩可以細化晶粒，提高韌性。計入鉬和鎢可以防止在氮化溫度長時間停留時在剛中引起的回火脆

23、性，并進一步提高鋼的淬透性和增加回火穩定性。【氮化鋼中碳的含量一般在0.25-0.45%，并加入一些合金元素】氮化鋼的氮化層硬度較高，耐磨性遠比滲碳層好，有與氮化是在調質后進行的，氮化后緩冷即可獲得高的表面硬度，因此熱處理后零件的變化及小。38CrMoAlA使用廣泛，氮化后表面硬度1100-1200HV，而且有高的熱穩定性，其淬透性在油中可達到50mm。用于制造具有高耐磨性、高疲勞強度和處理后尺寸精確的氮化零件，如鏜床的鏜桿、蝸桿、磨床和自動車床的主軸、氣缸套筒、齒輪、工作溫度在450°以下的汽輪機的閥門桿、防模等。38CrMoAlA鋼在鍛造后要進行退火，以改善組織，消除應力和改善切

24、削加工性，退火的溫度范圍為930-970°C，正火后如果硬度太高，加工困難，可以進行高溫回火（700-720°C）。采用較高的退火和正火溫度有利于消除鐵素體的方向性，但增加脫碳層的深度。退火和正火后進行粗加工，然后進行調質。粗加工亦可在調制后進行。由于含鐵素體的穩定性高，不宜融入奧氏體中，所以鋼的淬火溫度稍高，為930-950度，保持時間一般為合金鋼的1.5倍。38CrMoAlA鋼在調試過程中防止出現粗大的鐵素體和粗大的索氏體組織。若淬火溫度太低，鐵素體溶解不完，調質后將有大塊鐵素體存在,氮化是這些地方氮的濃度增高，硬度增加，脆性增大，容易剝落。淬火溫度太高時，處加劇脫碳傾

25、向外，由于奧氏體晶粒粗大，氮化后易出現網狀氮化物，也增加脆性。淬火一般采用油冷，最好是60-70°C的熱油中冷卻，大截面零件可采用水，油冷，回火溫度一般在600-680°C范圍內，回火時間可以長些（2-4h以上），充分出去應力，減少氮化時的變形。（七）、烙鎳鋼和烙鎳鉬（鎢）鋼 【PS】鎳是不形成碳化物的合金元素，在平衡條件下鎳幾乎完全溶于鐵素體中。鎳鋼在加熱過程中晶粒不宜長大。 【鎳的作用】：含量增高時，能適當提高強度上的同時，對塑性、韌性有良好的影響，尤其是低溫沖擊韌性值較高。 【烙鎳鋼】烙、鎳的相互作用使鋼的淬透性提高很多，遠超單獨元素的作用。例：在調質烙鎳用鋼中烙、鎳

26、比在1:3時，及提高淬透性又提高強度、塑性和韌性，這對要求機械性能較高而且均勻的大截面零件特別有作用。 【烙鎳鋼的缺點】：1、對白點的我生成比較敏感，大鍛件鍛后必須采取防止白點生成的措施。2、回火脆性傾向大，回火后必須油冷。注：截面很大是這種方法沒有效果。【烙鎳鋼中加入鉬或鎢】提高淬透性【用途】：20CrNi鋼用于制造要求要較高強度和韌性的零件 ；12CrNi2和12CrNi3用于制造較重要的滲碳零件，滲碳后可采用二次淬火（850-870°C油冷，780-810°C油冷）或一次淬火（780-800°C油冷或800-820°C油冷）；12CrNi3A鋼屬于

27、珠光體鋼也可以做調質鋼。30CrNi3A、37CrNi3A用作重要的調質零件，這種鋼有較高的淬透性，但因回火脆性，故用作大截面受限制。為了克服回火脆性的傾向，可以加入鎢或鉬，例：35CrNi3W鋼（0.34-0.42%C、0.25-0.50%Mn、0.8-1.2%Cr、2.75-3.25%Ni、0.5-0.8%W）這種鋼經過油淬和590度回火后有較高的機械性能，可以做更重要的零件，例：中速大馬力柴油機的貫穿螺栓和汽缸蓋螺栓等。12Cr2Ni4A、20Cr2Ni4A：具有高硬度、韌性和淬透性，用來制作尺寸比較大的滲碳零件，屬于半馬氏體鋼。（八）、烙錳鋼、烙錳鈦鋼和烙錳鉬鋼烙和錳能比較有效的提高鋼

28、的淬透性CrMn鋼：油淬直徑50mm左右，烙、錳配合得到良好機械性能的鋼，在低碳時改變烙和錳的含量，烙1.5%、錳1.7%可以使強度提高很多，塑性變化不大、韌性有些提高。15CrMn和20CrMn鋼用于滲碳鋼。20CrMn可做較大尺寸的零件，相當于20CrNi。烙可以促使表面增碳而錳可以稍微減弱這一作用，滲碳后表層的硬度和耐磨性可以滿足較高的要求。錳烙鋼滲碳后不宜淬火，因為它不是細晶粒鋼，并且傾向于形成較多的殘余奧氏體。35CrMn2、40CrMn鋼具有較高的強度和耐磨性，可用于制造大截面的調質零件，例：齒輪、軸、連桿等，真兩種鋼截面不太大和溫度不太高時可以分別代替35CrMo和42CrMo。

29、在錳鋼中加入少量的鈦，可以細化晶粒，提高韌性并減少冷卻脆性的傾向，加熱時能組織晶粒長大。例：20CrMnTi和30CrMnTi屬于滲碳鋼，加入鈦并且這些鋼又是細晶粒鋼（晶粒度6-8號），滲碳后經過預冷可直接淬火，預冷可以減少變形和表層殘余奧氏體量，20CrMnTi預冷最低溫度825度，30CrMnTi最低溫度為780-800度20CrMnTi鋼常用于制造汽車、拖拉機上的重要齒輪及對強度、韌性要求均高的減速器齒輪。20CrMnTi在油中的淬透直徑為25-35mm，淬透后耐磨性增強，在保證淬透性的情況下，有良好的機械性能和較高的低溫沖擊韌性。20CrMnTi鋼在退火的狀態下切削加工性能不夠好，并容

30、易生成帶狀組織。為了改善切削加工性，應進行高溫正火。由于正火溫度較高，所以晶粒略長大，冷卻后（可采用風冷）得到有清晰晶粒界限和等軸的鐵素體和細片狀珠光體，并可以消除帶狀組織。正火溫度為950-960度。30CrMnTi鋼可以做尺寸較大的調質零件，在油中油淬直徑是35-45mm，用于汽車，拖拉機，截面較大和心部強度要求要求較高的重要滲碳齒輪。缺點：沖擊韌性較低。20CrMnMo鋼：低碳烙錳鉬鋼在滲碳后表面耐磨性高，用于制造心部強度，韌性及表面硬度與耐磨性要求較高的零件。例：大型拖拉機最后傳動齒輪，活塞銷、石油鉆機牙輪鉆頭等。40CrMnMo鋼：為調質鋼，淬透性高性能與40CrNiMo相當，油淬直

31、徑100mm內，用于制造重負荷的軸、偏心軸、齒輪、連桿等。（九）、烙硅鋼、烙錳硅鋼硅是一種比較便宜的合金元素，在結構鋼中含硅超過0.4%便算做合金元素。在鋼中硅全部溶于鐵素體，不生成碳化物，并且有強烈的促進石墨化的作用，尤其當鋼中碳含量較高時。硅可以推遲奧氏體的等溫分解時間，對貝氏體轉變的影響更大一些，但在結構鋼中硅提高淬透性的能力比錳、烙、鉬等元素要弱一些。硅能顯著的強化鐵素體，故含硅的鋼退火后硬度比較高。淬火、回火后硅能提高鋼的屈服極限（彈性極限）和輕度極限，硅含硫量超過2%會較多的降低塑性和韌性。【PS】：含硅的鋼在熱壓力加工和熱處理表面不易氧化，表層碳向外擴散的速度超過了鐵氧化的速度，

32、因而形成脫碳層。滲碳時硅阻礙了碳的擴散，是表層碳含量降低并減少滲碳層的深度，因而含硅的鋼較少用滲碳。硅還會使鋼的低溫回火脆性區域移向較高溫度，因而含硅的鋼可以提高低溫回火的溫度，有利于消除內應力，提高鋼的塑性和韌性，獲得較好的機械性能。38、40CrSi均用于調質，可制造要求高負荷但截面不大的零件。退火溫度為880-900度。38CrSi一般用于制造拖拉機進氣閥、內燃機油泵齒輪、螺栓等。40CrSi鋼用于制造高負荷的軸、齒輪、軸套及其他摩擦的零件等。20CrMnSi、25CrMnSi】主要扎制成鋼板，鋼管等，可做焊接結構可進行沖壓，焊接后可以不經熱處理使用，這些鋼亦可進行淬火和回火，不論是高溫

33、還是低溫回火都可以得到強度、塑性、韌性三者良好配合。20CrMnSi鋼塑性、韌性及沖壓性較高，而25CrMnSi鋼的強度較高。30CrMnSi、35CrMnSi鋼為高強度調質鋼：【30CrMnSi使用廣泛，用于制造重要用途的零件，例：高壓鼓風機的葉片、閥板、高速負載荷的砂輪軸、齒輪鏈輪、軸、離合器、螺栓、螺帽等。【PS】30CrMn焊接性很強，所以廣泛用于飛機材料。35CrMnSi這種鋼材制造的零件，宜于等溫淬火或淬火和低溫回火后使用。（十）、硅錳鋼和硅錳鉬釩鋼 硅錳同時加入鋼中，可以結合各元素的良好作用，減弱其不良的影響。【硅錳鋼不如錳鋼那樣容易過熱，脫碳傾向也較小】硅錳鋼有適當的淬透性，在

34、提高強度的同時，如果硅錳量加入不很高，不至于顯著減低其塑性和韌性。【硅錳剛有良好的耐磨性】【硅錳鋼的主要缺點是對回火脆性很敏感，高溫回火后必須快冷。硅錳鋼的白點敏感性大。】由于硅、錳有強化鐵素體的作用，正火后的硬度稍高，切削性能稍差。由于硅使鋼的增碳困難，并使滲碳速度降低，所以這類鋼不進行滲碳。 27SiMn鋼可經過調質后使用和在正火狀態下使用，例：拖拉機的履帶銷等。35SiMn鋼除了低溫沖擊韌性稍差外，其他機械性能與40Cr相當（但淬透性比之略低）耐磨及耐疲勞性均佳，可用于制造中等速度，中等負荷和高負荷沖擊不大的零件，例：傳動齒輪、軸、連桿、連桿螺栓等。（十一）、硼鋼1、 滲碳硼鋼零件熱處理

35、好變形較大通過調節工藝，如：降低熱處理溫度、調整公差等辦法來進行來適當的控制和解決變形問題。2、 調質硼鋼性能不穩定【應用】：1、B、45B、50B鋼在碳素鋼結構上加入微量的硼，以改善鋼的淬透性。因此可以在稍大截面上得到比40/45稍高的綜合機械性能。2、40MnB、45MnB鋼比較廣泛的替代40Cr和45Cr鋼，做汽車、拖拉機和機床零件。40MnB淬火溫度比40Cr提高10-20度，可以得到與40Cr相當硬度HRC54-58。回火溫度降低30-60度，可以得到相近硬度，因為40MnB回火穩定性較40Cr差些。3、20Mn2TiB鋼具有良好的機械性能與工藝性能。這種鋼滲碳熱處理后的強度（疲勞強

36、度）和彎曲負荷下的缺口敏感性與20CrMnTi相近，但是淬透性優于20CrMnTi。（十二）、低碳馬氏體鋼 低碳鋼和合金鋼經過淬火和低溫回火（150-200°C）的處理，可得到高強度高韌性的低碳馬氏體。低碳鋼在截面很小，并在劇烈冷卻的介質中淬火，可獲得完全的馬氏體組織。式樣斷面加大時，心部硬度很快降低，反應了碳鋼的淬透性對尺寸的敏感性較大。加入合金元素可以顯著改善低碳合金鋼的淬透性。六、易切鋼、冷沖壓用鋼和冷鐓用鋼（一）易切鋼 易切鋼是在鋼中加入一種或幾種元素，利用本身或與其他元素形成一種對切削加工有利的夾雜物來改善鋼材的被切削性。主要元素【硫、鉛】同時加入硫和鉛時：稱為超易切鋼【注

37、】：易切鋼的范圍不限于結構鋼，在某些合金鋼中，為了改善切削加工性可以加入0.1-0.15%S，或0.1-0.3%Pb，某些不銹鋼為了用于制造加工條件比較復雜的零件和得到良好的表面質量，亦可加入大于等于0.07%S或Se，同時加入0.3-0.5%Mo。（二）冷沖壓用鋼 冷沖壓零件在沖壓后尚需鍍鎳、噴漆或上琺瑯等工藝，因在沖壓時，及要求塑性高，有要求沖壓的零件表面的質量高。這類鋼對成分、性能和組織有特殊要求。冷沖壓用鋼板按其厚度分為薄板（4mm以下）、厚板（4-14mm）。鋼板均需經過熱軋，薄板中一些表面質量要求較高的需要進一步冷軋。【Ps】：轎車和一些機器的外殼：良好的沖擊性和表面質量，多采用冷

38、軋碳素薄鋼。另外一些零件形狀比較復雜而且受力較大，例：汽車車架，要去鋼板既有良好的沖擊性還有良好的強度，多選用沖壓性能好的熱軋低合金或碳素厚板。 1、 冷軋薄鋼板（冷軋和熱軋薄板）根據冷沖時的變形程度：普通拉伸、深拉延、最深拉延三種 碳含量增加是能使拉伸能力變壞，因此冷沖時絕大多數都是低碳鋼。祥見：冷沖材料選用 【金相組織的影響】:鋼中的鐵素體實際晶粒度的大小及其分布均勻度對鋼板的沖壓性能有顯著地影響。鐵素體晶粒太大，在深沖時容易引起裂紋和易產生桔皮狀的粗糙便面，晶粒過細，鋼中可能存在有很細的珠光體，使鋼板的強度提高，沖壓時會產生反沖。增加模具的消耗，一般認為6-7級晶粒度時最合適的，但不易達

39、到，通常控制在5-8級范圍內。晶粒大小很不均勻時，冷沖時變形不均勻易產生裂紋。低碳鋼板可能發生時效過程。在冷沖時，在少量變形的條件下會在表面出現粗的滑移帶，這對于某些要求表面質量的冷沖零件時不允許的。在沖壓復雜的零件時，為了避免這種情況，可以在沖前進行輕的壓扎或采用鋁鎮靜鋼。2、 熱軋鋼板 鋼號：08F-50對熱軋鋼板沖壓性能影響最大的是碳。不宜用增加碳的方法來增加強度，應采用低合金高強度的鋼。硫在鋼中硫化物夾雜，在軋制中拉長，分割金屬基體降低塑性，影響沖壓性能。3、冷鐓用鋼 目前廣泛采用冷鐓工藝生產互換性較高的標準件和其他零件，例：螺釘、螺帽、螺栓、銷釘、鉚釘等。冷鐓工藝的優點是：材料的利用

40、率高、產量高、成本低。要求冷鐓用鋼要有很高的塑性，提高的表面光潔度以及零件在冷鐓過程中易于成型而不產生裂紋，同時又保證冷鐓零件得到高的精度。 鋼材的表面質量和內部缺陷是影響冷鐓是開裂的主要原因，尤其是鋼材表面質量更為重要。鋼的碳含量對冷鐓鋼的性能影響很大，碳含量超過0.25%時，對冷鐓變形較大的零件，應先將冷鐓鋼進行球化退火處理，以改善鋼的塑性。七、彈簧鋼（一）彈簧的工作條件與性能要求 彈簧的主要作用在于【儲存能量、減輕震動】【應用】：板彈簧：主要用于機車、汽車、拖拉機上，起著車輪和車架的連接作用。除了受靜載荷外，還受地面不平引起的沖擊載荷和振動，受力則以反復彎曲應力為主。斷裂主要疲勞疲勞斷裂，提高壽命的措施是提高其疲勞強度。 螺旋彈簧：承受的應力主要是扭轉應力，在彈簧的內表面應力值最大。因此螺旋彈簧的破壞主要是疲勞，疲勞源一般在內