合金元素在钢中主要以两种形式存在:合金铁素体与合金碳化物 1、镍、硅、铝、钴、铜等与碳的亲和力特别弱的元素,在此钢中不与碳化合,但能溶入铁素 体,称为合金铁素体、 2、锰、铬、钼、钨、钒、铌、锆、钛等与碳亲和力较强,在钢中形成碳化物。通常称锰为 弱碳化物形成元素;铬、钼、钨为中强碳化物形成元素;钒、铌、锆、钛为强碳化物形成元 素、 (二)合金元素对Ｆe－C 相图的影响 1、 合金元素对单相奥氏体相区的影响

　　合金元素会使奥氏体的单相区扩大或缩小。Mn、Ni、Co、C、N、Ｃu 等元素扩大了奥氏 体相区,即使 A3 点下降,如高锰钢或高镍钢在室温下仍为奥氏体组织,被称为奥氏体钢。而Ｃ r、W、Mｏ、Ｖ、Ｔｉ、Si、Aｌ、等元素使Ａ3 点上升,即使奥氏体区缩小,为铁素体形成元 素、 2、 合金元素对 S 点和Ｅ点的影响

　　几乎所有元素均使 S 点和 E 点左移。 (三)合金元素对钢力学性能的影响

　　强化铁素体;形成合金碳化物;细化晶粒 ;提高钢的淬透性;提高钢的回火稳定性。 要说明的是:对钢而言,马氏体强化是最经济、最有效的综合强化手段。合金元素最重要 的作用是提高了钢的淬透性,保证钢淬火能获得马氏体组织。合金元素只有通过热处理才能 充分发挥和表现出来。 1、 强化铁素体

　　大多数合金元素(如Ｎi、Sｉ、Aｌ、Co 等)都能不同程度地溶解在铁素体中,引起铁素 体的强度和硬度提高,而塑性、韧性却有所下降 。

　　形式:间隙固溶体和置换固溶体。 作用: 产生固溶强化作用,使铁素体硬度、强度提高,塑性韧性下降。 2、形成合金碳化物 (1)合金渗碳体 条件:Ｍｎ、Cr、Mｏ、Ｗ等弱及中强碳化物元素。 形式:(Fe、Ｍｎ)3C、(Fe、Ｃr)3C、(Fe、Ｗ)3C。

　　除Ｃo 外,所有的合金元素溶解于奥氏体后,均可增加过冷奥氏体的稳定性,使 C 曲线右

　　常用的提高淬透性的合金有:钼、锰、铬、镍和硼等。如微量的硼(0、00０5%~0、00３%)

　　原因:由于合金元素的阻碍作用,使马氏体不易分解,碳化物不易析出,即使析出后也不

　　而合金结构钢又分为:低合金结构钢、机械制造用钢;机械制造用钢又分为:合金渗碳

　　低碳合金钢用于渗碳件,中碳合金钢用于调质件,高碳合金钢用于制造较大的弹簧。

　　合金结构钢的牌号与优质碳素结构钢特别相似,优质碳素结构钢是由两个数字表示,两

　　个数字表示含碳量的万分之几,而合金结构钢除了表示含碳量的两个数字外,还加上了合金

　　元素符号和和合金元素的含量,即:数字＋合金元素符号＋数字。 (１)合金元素符号最前的数字表示含碳量

　　低合金结构钢(旧)、机械制造用钢(除滚动轴承钢),用二位数字表示平均含碳量(以万 分之几计)。 (2)紧跟合金元素符号后的数字表示合金元素含量

　　平均合金含量小于 1、5%时,牌号中仅标明元素,一般不标明含量。当平均合金含量≥1。 5％、2。5％、３、５%……时,则相应地以２、3、４……表示。 (3)高级优质合金钢(含Ｓ、P 较低),在牌号尾部加符号“A”

　　(4)为了表示钢的专门用途,在牌号头部附以相应用途符号、 高碳铬轴承钢,其含铬量用千分之几计,并在牌号头部加符号“G”。例如,平均含铬量

　　为 0。9％的轴承钢, 其牌号表示为“GCr９”。 (５)低合金钢高强度结构钢的编号

　　新牌号表示方法与碳素结构钢相同,如:Q3４５A 编号:Ｑ数字＋质量等级符号、脱氧方法符号

　　旧牌号表示方法同机械制造用钢相同。 三、典型合金结构钢的特点及应用 １、低合金结构钢

　　成分:在碳素结构钢的基础上加入少量合金元素制成的,其含碳量〈0。2％,合金元素总 量３%。主要靠加入Ｍn、Si 等元素强化铁素体,提高强度;加入 V、Ti 等元素细化组织,提 高韧性;加入Ｃu、Ｐ等元素提高耐蚀性。

　　性能:具有较高的强度,良好的综合机械性能,特别是有较高的屈服强度。有良好的塑 性、焊接性能、耐腐蚀性,更低的冷脆转变温度。因而常称为低合金高强度钢。

　　应用:一般工程结构和机械零件,如桥梁、船舶、车辆、锅炉、高压容器、输油管道、 建筑钢筋等、 常用的低合金结构钢有;09MnNb、16Mn、15MnＴi。 ２、合金渗碳钢

　　性能:不管是在飞机上依然在汽车内总会有一些零部件经常要遭受强烈的摩擦磨损,同 时又要承受较大的交变载荷,有的还会承受冲击载荷作用,比如,一些齿轮、活塞销和凸轮 等,要想让它们满足使用条件,必须是表面要就要高的硬度和耐磨性,此外,心部应具有足够 的韧性和强度,即表硬内韧,否则在交表载荷和冲击载荷作用下特别容易断裂,那么那种钢 能满足这个条件呢?

　　应用:合金渗碳钢,通过渗碳处理,使钢件表面含碳量增加,在保证内部的韧性和强度的 同时,提高了其表面的耐磨性和硬度。常用的合金渗碳钢有:

　　【举例】飞机、汽车变速箱齿轮和汽车后桥齿轮、凸轮轴、活塞销等机器零件。 常见牌号:20CrＭｎTi,2０Cr,18Cｒ2Ni4WＡ

　　3、合金调质钢 成分:含碳量在 0、2５%～0、50%,合金元素有Ｃr、Ni、Ｍn、Ｓi、B 等、 合金调质钢是在中碳钢(3０、３5、40、45、5０)的基础上加入一种或数种合金元素,

　　以提高淬透性和耐回火性,使之在调质处理后具有良好的综合力学性能的钢。 合金调质钢常用来制造负荷较大的重要零件,如发动机轴、连杆及传动齿轮等。表面