什麼是合金鋼？
除鐵和碳外，在普通碳鋼的基礎上加入適量的一種或多種合金元素而形成的鐵碳合金稱為合金鋼。
根據不同的添加元素和適當的加工工藝，合金鋼可獲得相應的高強度、高韌性、耐磨、耐腐蝕、耐低溫、耐高溫、無磁性等特殊性能。
合金鋼分類
合金鋼有各種分類系統。目前主流的分類主要有以下幾種：
按合金元素含量分類
- 低合金鋼合金元素總含量小於或等於5%
- 中合金鋼合金元素的總含量在5%到10%之間
- 高合金鋼合金元素總含量≥10%
按常用合金元素類型分類
- 鉻鋼
典型鋼號： AISI 5140 ,41Cr4型，SCr440
- 錳鋼
典型鋼號：28立方厘米 ，SMn420，AISI 1330
- 鉻錳鋼
典型鋼號： 16/20MnC5 ，AISI 5120，SMnC420
- 鉻鉬鋼
典型鋼號： AISI 4140 , AISI 4130 ,42CrMo4 ,SCM440型
- 鉻鎳鉬鋼
典型鋼號： AISI 4340 , 34CrNiMo6 ,歐洲24國
按功能和用途分類
- 結構鋼
結構合金鋼是滿足特定強度和成形性等級的鋼。成形性用拉伸試驗中的斷後伸長率表示。結構鋼通常用於承載和其他應用，其中鋼的強度是一個重要的設計標準。
一般分為建築工程用結構鋼（管道、支架等）和機械製造用結構鋼，用於各種機械零件（軸、齒輪、彈簧、葉輪等）
- 工具鋼
合金工具鋼是用來製造刀具、量具、模具和耐磨工具的鋼材。
工具鋼具有高硬度，在高溫下保持高硬度和紅硬度，以及高耐磨性和適當的韌性。
- 特殊性能鋼
特殊性能鋼具有特殊的物理或化學性能。除了某些機械性能外，它還需要特殊性能。
特殊性能鋼有很多種。在機械製造中，主要使用不鏽鋼、耐熱鋼和耐磨鋼。
合金元素在鋼中的作用
- 合金元素簡介
合金鋼的主要合金元素有矽、錳、鉻、鎳、鉬、鎢、釩、鈦、鈮、鋯、鈷、鋁、銅、硼、稀土等。
釩、鈦、鈮和鋯是鋼中形成強碳化物的元素。只要有足夠的碳，在適當的條件下就可以形成各自的碳化物。當碳缺乏或在高溫條件下，它們以原子狀態進入固溶體。
錳、鉻、鎢、鉬是形成硬質合金的元素，其中一部分以原子狀態進入固溶體，另一部分形成替代合金滲碳體。
鋁、銅、鎳、鈷和矽是不形成碳化物的元素，通常以原子狀態存在於固溶體中。
合金鋼的選用原則
合金鋼的選擇與其他類型的材料一樣，是一個比較複雜的問題，是各種機械產品設計中極為重要的部分。
為了生產出高質量的產品，必須綜合考慮產品的結構設計、合金材料的選擇、冷熱工藝和生產成本。
正確、合理地選擇合金材料是保證產品最佳性能、使用壽命、安全性和經濟性的基礎。合金材料選擇的一般原則如下：
- 滿足產品性能要求
物料的性能是指物料為保證產品正常運行所必須具備的性能。它包括機械性能、物理性能和化學性能。
各種機械產品由於其用途、工作條件等因素的不同，對其零部件也有不同的要求，具體表現為以下三種類型的差異。
- 應力狀態：載荷特性（靜載荷、動載荷、交變載荷）、應力形式（拉伸、壓縮、彎曲、扭轉、剪切）、分布（集中分布、均勻分布）和強度、應力狀態。
- 工作環境：溫度（常溫、高溫、低溫或變溫）、介質（腐蝕性介質、潤滑劑）。
- 其他要求：如熱導率、密度、磁性等。
這種材料的性能是在對工作條件進行綜合分析的基礎上確定的。如交變載荷下要求疲勞性能，衝擊載荷下工作要求有良好的韌性，在酸鹼等腐蝕性介質中工作要求耐腐蝕。
- 滿足產品的工藝性能
工藝性能是指材料在製造過程中適應加工的性能，即鑄造性能、鍛造性能、焊接性能、加工性能和熱處理工藝性能。
材料加工性能的好壞直接影響到產品的加工和生產。良好的工藝性能不僅可以保證產品的製造質量，而且有助於提高生產率和降低成本。