鉻鈷合金鋼工具鋼

鉻鈷合金鋼合金刃具鋼

刃具鋼應(yīng)具有下列性能要求：

（1）高硬度（60HRC以上）

（2）高的耐磨性

（3）高的熱硬性（紅硬性）

（4）具有一定的強(qiáng)度、韌性和塑性

（一）低合金刃具鋼

1、化學(xué)成分特點(diǎn) 高的含碳量（0.75~1.5%)；為了提高淬透性和回火穩(wěn)定性，加入Cr、Mn、Si、

V、W等合金元素；

2、熱處理特點(diǎn) 預(yù)處理為球化退火，最終熱處理為淬火 低溫回火。

3、常用鋼種 9SiCr、9Mn2V

9SiCr鋼圓板牙淬火回火工藝，如圖《9SiCr鋼圓板牙淬火回火工藝》所示：

（二）高速鋼

1、化學(xué)成分特點(diǎn) ①高C：0.7 %～1.5 %；②加入Cr提高淬透性；③加入W、Mo提高熱硬性；

④加入V提高耐磨性。

2、熱處理特點(diǎn) 退火 1270℃淬火 560℃～ 580℃回火（三次）。

3、典型鋼種 W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2

W18Cr4V 鋼盤形銑刀淬火回火工藝曲線，如圖《W18Cr4V 鋼盤形銑刀淬火回火工藝曲線》所示：

鉻鈷合金鋼合金模具鋼

（一）冷作模具鋼 用來制造在室溫下使金屬塑性變形的模具，如落料模、冷鐓模、剪切模等。（屬高碳鋼 >0.9%）

（二）熱作模具鋼 用來制造對(duì)金屬進(jìn)行熱變形加工的模具，如熱鍛模、壓鑄模等。（含碳量 0.3%~0.6%,含C量太高，導(dǎo)熱性下降)

鉻鈷合金鋼合金量具鋼

1.用于制造量具的合金鋼稱為合金量具鋼。例如制造卡尺、塞規(guī)、量塊等。

2.量具在使用的過程中要經(jīng)受磨損，要求具有較高的硬度和耐磨性，同時(shí)要有較高的尺寸穩(wěn)定性。

3.為提高尺寸的穩(wěn)定性，淬火后要進(jìn)行冷處理。（－50℃~ － 78℃）。

鉻鈷合金鋼低合金結(jié)構(gòu)鋼

1、性能特點(diǎn) 較高的強(qiáng)度，足夠的塑性和韌性、

良好的焊接性能。廣泛應(yīng)用建筑、橋梁等。

2、化學(xué)成分特點(diǎn) 低碳鋼（含碳量<0.2%)；主

要合金元素為Mn(含量為1.25~1.5%)。

3、熱處理特點(diǎn) 一般不進(jìn)行熱處理。

4、常用鋼種 16Mn、15MnTi等。

鉻鈷合金鋼合金滲碳鋼

1、性能特點(diǎn) 用于制造表面硬而耐磨，心部韌性

好而耐沖擊的零件，如齒輪、凸輪等。（具有

良好的滲碳能力和淬透性）

2、化學(xué)成分特點(diǎn) 低碳鋼（含碳量0.1~0.25%)；

主要合金元素有Cr、Mn、Ti、V等，其主要作

用是提高淬透性和防止過熱。

3、熱處理特點(diǎn) 預(yù)先熱處理為正火、滲碳后為淬

火加低溫回火。

以20CrMnTi為例生產(chǎn)汽車變速箱齒輪為例，其工藝路線如下：

鍛造-正火-加工齒形-局部鍍銅-滲碳-預(yù)冷淬火、低溫回火-噴丸-磨齒。

4、常用鋼種 20Cr、20CrMnTi

20CrMnTi鋼制汽車變速齒輪熱處理工藝曲線，如圖《20CrMnTi鋼制汽車變速齒輪熱處理工藝曲線》所示：

鉻鈷合金鋼合金調(diào)質(zhì)鋼

1、性能特點(diǎn) 調(diào)質(zhì)處理后具有高強(qiáng)度與很好塑性

及韌性的配合，即具有良好的綜合力學(xué)性能。

2、化學(xué)成分特點(diǎn) 中碳鋼（0.3~0.5%),合金元素

主要有Cr、Mn、Ti、Mo等，主要作用是提高

淬透性、細(xì)化晶粒和防止過熱。

3、熱處理特點(diǎn) 預(yù)先熱處理為退火或正火，最終

熱處理為淬火 高溫回火。

4、常用鋼種 40Cr、40CrMn等。

以40Cr制作拖拉機(jī)連桿螺栓的生產(chǎn)工藝路線如下：

鍛造、正火、粗加工、調(diào)質(zhì)、精加工、裝配

鉻鈷合金鋼合金彈簧鋼

1、性能特點(diǎn) 制造各種彈性元件如常圈簧、板簧等。要求具有高的彈性極限、高的屈強(qiáng)比、高的疲勞強(qiáng)度以及足夠的韌性。

2、化學(xué)成分特點(diǎn) 含碳量（0.5~0.7%),合金元素主要有Mn、Si、Cr、V、Mo等，主要作用是提高淬透性和回火穩(wěn)定性，防止回火脆性。

3、熱處理特點(diǎn)

（1）熱成型彈簧（尺寸≥8mm的大型彈簧）

下料、加熱（Ac3 ~100℃）、成型、余熱淬火、中溫回火（~430℃）、產(chǎn)品

（2）冷成型彈簧（尺寸≤8mm小型彈簧）

下料、冷撥鋼絲冷卷成型、低溫退火、產(chǎn)品

4、常用鋼種：60Si2Mn

鉻鈷合金鋼滾動(dòng)軸承鋼

1、性能特點(diǎn) 要求具有很高的強(qiáng)度和硬度、很高的彈性極限和接觸疲勞強(qiáng)度，足夠的韌性和淬透性，很高的耐磨性，而且還應(yīng)有一定的抗腐蝕能力。

2、化學(xué)成分特點(diǎn) 高碳（0.95%

3、熱處理特點(diǎn) 預(yù)先熱處理為球化退火，最終熱處理為淬火 低溫回火。

生產(chǎn)工藝如下：軋制、鍛造、球化退火、機(jī)械加工、淬火加低溫回火、磨削加工、成品

金相組織為：回M 粒狀碳化物 少量A殘

4、常用鋼種 GCr15、GCr15SiMn（注意Cr的含量、C的含量）。

合金金牌號(hào)的一般命名原則

合金鋼的含碳量、合金元素的各類、合金元素的含量均應(yīng)在牌號(hào)中體現(xiàn)出來。

例：合金彈簧鋼 60Si2Mn

含碳量 ~0.6%；硅含量 ~2%；錳含量 Mn~1%。

1、按合金元素的含量分

1）低合金鋼 合金元素總含量小于等于5%；

2）中合金鋼 合金元素總含量在5%~10%之間；

3）高合金鋼 合金元素總含量大于等于10%；

2、按合金元素的種類分

有鉻鋼、錳鋼、鉻錳鋼、鉻鎳鋼、鉻鎳鉬鋼、硅錳鉬釩鋼等。

3、按主要用途分

（1）結(jié)構(gòu)鋼

1）建筑及工程用結(jié)構(gòu)鋼

2）機(jī)械制造用結(jié)構(gòu)鋼

（2）工具鋼

（3）特殊性能鋼

合金鋼種類很多，通常按合金元素含量多少分為低合金鋼（含量<5%），中合金鋼（含量5%～10%），高合金鋼（含量>10%）；按質(zhì)量分為優(yōu)質(zhì)合金鋼、特質(zhì)合金鋼；按特性和用途又分為合金結(jié)構(gòu)鋼、不銹鋼、耐酸鋼、耐磨鋼、耐熱鋼、合金工具鋼、滾動(dòng)軸承鋼、合金彈簧鋼和特殊性能鋼（如軟磁鋼、永磁鋼、無磁鋼）等。

各國的合金鋼系統(tǒng)，隨各自的資源情況、生產(chǎn)和使用條件不同而不同，國外以往曾發(fā)展鎳、硌鋼系統(tǒng)，我國則發(fā)現(xiàn)以硅、錳、釩、鈦、鈮、硼、鉛、稀土為主的合金鋼系統(tǒng) 合金鋼在鋼的總產(chǎn)量中約占百分之十幾，一般是在電爐中冶煉的按用途可以把合金鋼分為8大類，它們是：合金結(jié)構(gòu)鋼、彈簧鋼、軸承鋼、合金工具鋼、高速工具鋼、不銹鋼、耐熱不起皮鋼，電工用硅鋼。

鉻鈷合金鋼調(diào)質(zhì)鋼

1．中碳型合金鋼，合金元素含量較低；2．強(qiáng)度較高；3．用于高溫螺栓、螺母材料等。

鉻鈷合金鋼彈簧鋼

1、含碳量比調(diào)質(zhì)鋼高；2經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，強(qiáng)度較高 抗疲勞強(qiáng)度較高；3用于彈簧材料。

鉻鈷合金鋼滾動(dòng)軸承鋼

1高碳型合金鋼，合金含量較高；2具有高而均勻的硬度和耐磨性；3用于滾動(dòng)軸承。

鉻鈷合金鋼合金工具鋼

又名量具鋼 1高碳型合金鋼，合金元素含量較低；2具有高的硬度和耐磨性，機(jī)加工性能好，穩(wěn)定性好；3用于量具材料。

鉻鈷合金鋼特殊性能鋼

1低碳高合金鋼；2抗腐蝕性好；3用于抗腐蝕、部分可做耐熱材料。

鉻鈷合金鋼耐熱鋼

1低碳高合金鋼；2耐熱性能好；3用于耐熱材料、部分可做抗腐蝕材料。

鉻鈷合金鋼低溫鋼

1低碳合金鋼，根據(jù)耐低溫程度合金元素有高有低；2抗低溫性好；3用于低溫材料（專用鋼為鎳鋼）。

根據(jù)碳化物的傾向分類

合金鋼根據(jù)各種元素在鋼中形成碳化物的傾向，可分為三類：

①強(qiáng)碳化物形成元素，如釩、鈦、鈮、鋯等。

這類元素只要有足夠的碳，在適當(dāng)?shù)臈l件下，就形成各自的碳化物;僅在缺碳或高溫的條件下,才以原子狀態(tài)進(jìn)入固溶體中。

②碳化物形成元素，如錳、鉻、鎢、鉬等。這類元素一部分以原子狀態(tài)進(jìn)入固溶體中，另一部分形成置換式合金滲碳體,如(Fe，Mn)3C、(Fe，Cr)3C等,如果含量超過一定限度（除錳以外），又將形成各自的碳化物,如(Fe，Cr)7C3、(Fe，W)6C等。

③ 不形成碳化物元素，如硅、鋁、銅、鎳、鈷等。這類元素一般以原子狀態(tài)存在于奧氏體、鐵素體等固溶體中。合金元素中一些比較活潑的元素，如鋁、錳、硅、鈦、鋯等，極易和鋼中的氧和氮化合，形成穩(wěn)定的氧化物和氮化物，一般以夾雜物的形態(tài)存在于鋼中。錳、鋯等元素也和硫形成硫化物夾雜。鋼中含有足夠數(shù)量的鎳、鈦、鋁、鉬等元素時(shí)能形成不同類型的金屬間化合物。有的合金元素如銅、鉛等，如果含量超過它在鋼中的溶解度，則以較純的金屬相存在。

根據(jù)相變點(diǎn)分類

鋼的性能取決于鋼的相組成，相的成分和結(jié)構(gòu)，各種相在鋼中所占的體積組分和彼此相對(duì)的分布狀態(tài)。合金元素是通過影響上述因素而起作用的。對(duì)鋼的相變點(diǎn)的影響 主要是改變鋼中相變點(diǎn)的位置，大致可以歸納為以下三個(gè)方面：

①改變相變點(diǎn)溫度。一般來說，擴(kuò)大γ相(奧氏體)區(qū)的元素，如錳、鎳、碳、氮、銅、鋅等,使A3點(diǎn)溫度降低,A4點(diǎn)溫度升高;相反,縮小γ相區(qū)的元素，如鋯、硼、硅、磷、鈦、釩、鉬、鎢、鈮等,則使A3點(diǎn)溫度升高，A4點(diǎn)溫度降低。惟有鈷使A3和A4點(diǎn)溫度均升高。鉻的作用比較特殊,含鉻量小于7%時(shí)使A3點(diǎn)溫度降低,大于7%時(shí)則使A3點(diǎn)溫度提高。

②改變共析點(diǎn)S的位置?？s小γ相區(qū)的元素，均使共析點(diǎn)S溫度升高；擴(kuò)大γ相區(qū)的元素,則相反。此外幾乎所有合金元素均降低共析點(diǎn)S的含碳量，使S點(diǎn)向左移。不過碳化物形成元素如釩、鈦、鈮等（也包括鎢、鉬），在含量高至一定限度以后,則使S點(diǎn)向右移。

③改變?chǔ)孟鄥^(qū)的形狀、大小和位置。這種影響較為復(fù)雜，一般在合金元素含量較高時(shí)，能使之發(fā)生顯著改變。例如鎳或錳含量高時(shí)，可使γ相區(qū)擴(kuò)展至室溫以下，使鋼成為單相的奧氏體組織；而硅或鉻含量高時(shí)，則可使γ相區(qū)縮得很小甚至完全消失，使鋼在任何溫度下都是鐵素體組織。

合金元素對(duì)鐵碳合金相圖的影響

1、合金元素對(duì)A相區(qū)的影響：1）擴(kuò)大A相區(qū)（Mn、Ni、Co）；2）縮小A相區(qū)（Cr、V、Mo、Si)；3）正是這個(gè)原因我們可以生產(chǎn)奧氏體鋼和鐵素體鋼；

2、合金元素對(duì)S、E點(diǎn)的影響：凡是擴(kuò)大A相區(qū)的元素均使S、E點(diǎn)向左下方移動(dòng)；凡是縮小A相區(qū)的元素均使S、E點(diǎn)向左上方移動(dòng)。

合金元素對(duì)S、E點(diǎn)的影響：如圖《合金元素對(duì)S、E點(diǎn)的影響》所示：

合金元素對(duì)鋼熱處理的影響

1、對(duì)奧氏體化的影響——大多數(shù)合金元素（鎳、鈷除外）都減緩?qiáng)W氏體化過程。所以在熱處理時(shí)就需要比碳鋼更高的加熱溫度和更長的保溫時(shí)間?！蓟锊灰朔纸?。

2、對(duì)奧氏體晶粒大小的影響——大多數(shù)合金元素有阻礙奧氏體晶粒長大的作用。但錳和硼卻相反，可以促進(jìn)奧氏體晶粒長大，所以，除錳鋼外，合金鋼在加熱時(shí)不易過熱。這樣有利于在淬火后獲得細(xì)馬氏體；也有利于適當(dāng)提高加熱溫度，使奧氏體中溶有更多的合金元素增加淬透性和提高鋼的力學(xué)性能。

3、合金元素對(duì)過奧氏體轉(zhuǎn)變的影響——除鈷外，所有合金元素都使C曲線右移，降低鋼的臨界冷卻速度，提高鋼的淬透性。有些合金元素還使C曲線的形狀發(fā)生改變。另外，大多數(shù)合金元素還使Ms點(diǎn)下降。

對(duì)鋼加熱和冷卻時(shí)相變的影響

鋼加熱時(shí)的主要固態(tài)相變是非奧氏體相向奧氏體相的轉(zhuǎn)變，即奧氏體化的過程。整個(gè)過程都和碳的擴(kuò)散有關(guān)。合金元素中，非碳化物形成元素降低碳在奧氏體中的激活能，增加奧氏形成的速度；而強(qiáng)碳化物形成元素強(qiáng)烈妨礙碳在鋼中的擴(kuò)散，顯著減慢奧氏體化的過程。

鋼冷卻時(shí)的相變是指過冷奧氏體的分解，包括珠光體轉(zhuǎn)變（共析分解）、貝氏體相變及馬氏體相變。僅舉合金元素對(duì)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線的影響為例，大多數(shù)合金元素，除鈷和鋁外，均起減緩?qiáng)W氏體等溫分解的作用，但各類元素所起的作用有所不同。不形成碳化物的（如硅、磷、鎳、銅）和少量的碳化物形成元素（如釩、鈦、鉬、鎢），對(duì)奧氏體到向珠光體的轉(zhuǎn)變和向貝氏體的轉(zhuǎn)變的影響差異不大，因而使轉(zhuǎn)變曲線向右推移。

碳化物形成元素（如釩、鈦、鉻、鉬、鎢）如果含量較多，將使奧氏體向珠光體的轉(zhuǎn)變顯著推遲，但對(duì)奧氏體向貝氏體的轉(zhuǎn)變的推遲并不顯著，因而使這兩種轉(zhuǎn)變的等溫轉(zhuǎn)變曲線從“鼻子”處分離，而形成兩個(gè) C形。

對(duì)鋼的晶粒度和淬透性的影響

影響奧氏體晶粒度的因素很多。鋼的脫氧和合金化情況均與“奧氏體本質(zhì)晶粒度”有關(guān)。一般來說,一些不形成碳化物的元素,如鎳、硅、銅、鈷等,阻止奧氏體晶粒長大的作用較弱,而錳、磷則有促進(jìn)晶粒長大的傾向。碳化物形成元素如鎢、鉬、鉻等，對(duì)阻止奧氏體晶粒長大起中等作用。強(qiáng)碳化物形成元素如釩、鈦、鈮、鋯等，強(qiáng)烈地阻止奧氏體晶粒長大，起細(xì)化晶粒作用。鋁雖然屬于不形成碳化物元素，但卻是細(xì)化晶粒和控制晶粒開始粗化溫度的最常用的元素。

鋼的淬透性（見淬火）高低主要取決于化學(xué)成分和晶粒度。除鈷和鋁等元素外，大部分合金元素溶入固溶體后都不同程度地抑制過冷奧氏體向珠光體和貝氏體的相變，增加獲得馬氏體組織的數(shù)量，即提高鋼的淬透性。

對(duì)鋼的力學(xué)性能和回火性能的影響

鋼的性能取決于鐵的固溶體和碳化物各自性能以及它們相對(duì)分布的狀態(tài)。合金元素對(duì)鋼的力學(xué)性能的影響也與此有關(guān)。固溶于鐵素體中的合金元素，起固溶強(qiáng)化作用，使強(qiáng)度和硬度提高，但同時(shí)使韌性和塑性相對(duì)地降低。

調(diào)質(zhì)鋼的韌性－脆性轉(zhuǎn)變溫度是評(píng)價(jià)力學(xué)性能的一項(xiàng)重要指標(biāo)。①提高轉(zhuǎn)變溫度的元素有 B、P、C、Si、Cu、Mo、Cr；②降低轉(zhuǎn)變溫度的元素有Ni、Mn；③少量時(shí)提高、多量時(shí)降低轉(zhuǎn)變溫度的元素有Ti、V;④少量時(shí)降低、多量時(shí)提高轉(zhuǎn)變溫度的元素有Al。

合金鋼的回火穩(wěn)定性比碳素鋼好，這是由于合金元素在回火時(shí)阻礙了鋼中原子的擴(kuò)散，因而在同樣溫度下，起到延遲馬氏體分解和抗回火軟化的作用。碳化物形成元素，對(duì)回火軟化的延遲作用特別顯著。鈷和硅雖屬不形成碳化物元素，但它們對(duì)滲碳體晶核的形成和長大，有強(qiáng)烈的延遲作用，因此，也有延遲回火軟化的作用。

對(duì)鋼的焊接性和被切削性的影響

焊接性和被切削性是衡量鋼的工藝性能好壞的主要方面。凡能提高淬透性的合金元素均對(duì)鋼的焊接性不利。因?yàn)樵诤缚p熱影響區(qū)靠近熔合線一側(cè)冷卻時(shí)易形成馬氏體等硬脆組織，有導(dǎo)致開裂的危險(xiǎn)。另一方面，熱影響區(qū)靠近熔合線處的晶粒因受高熱容易粗化，因此，合金鋼中含有可使晶粒細(xì)化的元素如鈦、釩等是有益的。

鋼中加入適量的硫、鉛等元素可改善鋼的被切削性（見易切削鋼）。合金鋼中的合金元素一般會(huì)使鋼的硬度增加，因而增高切削抗力，加劇刀具磨損。通過改變鋼的基體組織、夾雜物的種類、數(shù)量和形狀可以影響鋼的被切削性。

對(duì)鋼的耐蝕性能的影響

鉻是不銹耐酸鋼和耐熱鋼的主要合金元素。合金鋼中含鉻量若達(dá)到12%左右，在鋼的表面便形成致密的鉻的氧化物，使鋼在氧化性介質(zhì)中的耐蝕性發(fā)生突變而大大提高。鉻、鋁、硅等元素，能提高鋼的抗氧化性和抗高溫氣體的腐蝕性能，但過量的鋁和硅則會(huì)使鋼的熱塑性變壞。鎳主要用來形成和穩(wěn)定奧氏體組織，使鋼獲得良好的力學(xué)性能、耐蝕性能和工藝性能。鉬能使不銹耐酸鋼很快鈍化，提高對(duì)含有氯離子的溶液及其他非氧化性介質(zhì)的耐蝕能力。鈦、鈮通常用來固定合金鋼中的碳，使它生成穩(wěn)定的碳化物，以減輕碳對(duì)合金鋼耐蝕性能的有害作用。銅和磷配合使用時(shí)，可提高鋼的耐大氣腐蝕性能。

鉻鈷合金鋼介紹

合金鋼的主要合金元素有硅、錳、鉻、鎳、鉬、鎢、釩、鈦、鈮、鋯、鈷、鋁、銅、硼、稀土等。

其中釩、鈦、鈮、鋯等在鋼中是強(qiáng)碳化物形成元素，只要有足夠的碳，在適當(dāng)條件下，就能形成各自的碳化物，當(dāng)缺碳或在高溫條件下，則以原子狀態(tài)進(jìn)入固溶體中；錳、鉻、鎢、鉬為碳化物形成元素，其中一部分以原子狀態(tài)進(jìn)入固溶體中，另一部分形成置換式合金滲碳體；鋁、銅、鎳、鈷、硅等是不形成碳化物元素，一般以原子狀態(tài)存在于固溶體中。

鉻鈷合金鋼作用

1、碳（C）：鋼中含碳量增加，屈服點(diǎn)和抗拉強(qiáng)度升高，但塑性和沖擊性降低，當(dāng)碳含量超過0.23%時(shí)，鋼的焊接性能變壞，因此用于焊接的低合金結(jié)構(gòu)鋼，含碳量一般不超過0.20%。碳量高還會(huì)降低鋼的耐大氣腐蝕能力，在露天料場的高碳鋼就易銹蝕；此外，碳能增加鋼的冷脆性和時(shí)效敏感性。

2、硅（Si）：在煉鋼過程中加硅作為還原劑和脫氧劑，所以鎮(zhèn)靜鋼含有0.15－0.30%的硅。如果鋼中含硅量超過0.50-0.60%,硅就算合金元素。硅能顯著提高鋼的彈性極限，屈服點(diǎn)和抗拉強(qiáng)度，故廣泛用于作彈簧鋼。在調(diào)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼中加入1.0－1.2%的硅，強(qiáng)度可提高15－20%。硅和鉬、鎢、鉻等結(jié)合，有提高抗腐蝕性和抗氧化的作用，可制造耐熱鋼。含硅1－4%的低碳鋼，具有極高的導(dǎo)磁率，用于電器工業(yè)做矽鋼片。硅量增加，會(huì)降低鋼的焊接性能。

3、錳（Mn）：在煉鋼過程中，錳是良好的脫氧劑和脫硫劑，一般鋼中含錳0.30－0.50%。在碳素鋼中加入0.70%以上時(shí)就算“錳鋼”，較一般鋼量的鋼不但有足夠的韌性，且有較高的強(qiáng)度和硬度，提高鋼的淬性，改善鋼的熱加工性能，如16Mn鋼比A3屈服點(diǎn)高40%。含錳11－14%的鋼有極高的耐磨性，用于挖土機(jī)鏟斗，球磨機(jī)襯板等。錳量增高，減弱鋼的抗腐蝕能力，降低焊接性能。

4、磷（P）：在一般情況下，磷是鋼中有害元素，增加鋼的冷脆性，使焊接性能變壞，降低塑性，使冷彎性能變壞。因此通常要求鋼中含磷量小于0.045%，優(yōu)質(zhì)鋼要求更低些。

5、硫（S）：硫在通常情況下也是有害元素。使鋼產(chǎn)生熱脆性，降低鋼的延展性和韌性，在鍛造和軋制時(shí)造成裂紋。硫?qū)附有阅芤膊焕档湍透g性。所以通常要求硫含量小于0.055%，優(yōu)質(zhì)鋼要求小于0.040%。在鋼中加入0.08-0.20%的硫，可以改善切削加工性，通常稱易切削鋼。

6、鉻（Cr）：在結(jié)構(gòu)鋼和工具鋼中，鉻能顯著提高強(qiáng)度、硬度和耐磨性，但同時(shí)降低塑性和韌性。鉻又能提高鋼的抗氧化性和耐腐蝕性，因而是不銹鋼，耐熱鋼的重要合金元素。

7、鎳(Ni)：鎳能提高鋼的強(qiáng)度，而又保持良好的塑性和韌性。鎳對(duì)酸堿有較高的耐腐蝕能力，在高溫下有防銹和耐熱能力。但由于鎳是較稀缺的資源，故應(yīng)盡量采用其他合金元素代用鎳鉻鋼。

8、 鉬(Mo)：鉬能使鋼的晶粒細(xì)化，提高淬透性和熱強(qiáng)性能，在高溫時(shí)保持足夠的強(qiáng)度和抗蠕變能力(長期在高溫下受到應(yīng)力，發(fā)生變形，稱蠕變)。結(jié)構(gòu)鋼中加入鉬，能提高機(jī)械性能。 還可以抑制合金鋼由于淬火而引起的脆性。在工具鋼中可提高紅性。

9、鈦(Ti)：鈦是鋼中強(qiáng)脫氧劑。它能使鋼的內(nèi)部組織致密，細(xì)化晶粒力；降低時(shí)效敏感性和冷脆性。改善焊接性能。在鉻18鎳9奧氏體不銹鋼中加入適當(dāng)?shù)拟?，可避免晶間腐蝕。

10、釩(V)：釩是鋼的優(yōu)良脫氧劑。鋼中加0.5%的釩可細(xì)化組織晶粒，提高強(qiáng)度和韌性。釩與碳形成的碳化物，在高溫高壓下可提高抗氫腐蝕能力。

11、鎢(W)：鎢熔點(diǎn)高，比重大，是貴生的合金元素。鎢與碳形成碳化鎢有很高的硬度和耐磨性。在工具鋼加鎢，可顯著提高紅硬性和熱強(qiáng)性，作切削工具及鍛模具用。

12、鈮(Nb)：鈮能細(xì)化晶粒和降低鋼的過熱敏感性及回火脆性，提高強(qiáng)度，但塑性和韌性有所下降。在普通低合金鋼中加鈮，可提高抗大氣腐蝕及高溫下抗氫、氮、氨腐蝕能力。鈮可改善焊接性能。在奧氏體不銹鋼中加鈮，可防止晶間腐蝕現(xiàn)象。

13、鈷(Co)：鈷是稀有的貴重金屬，多用于特殊鋼和合金中，如熱強(qiáng)鋼和磁性材料。

14、銅(Cu)：武鋼用大冶礦石所煉的鋼，往往含有銅。銅能提高強(qiáng)度和韌性，特別是大氣腐蝕性能。缺點(diǎn)是在熱加工時(shí)容易產(chǎn)生熱脆，銅含量超過0.5%塑性顯著降低。當(dāng)銅含量小于0.50%對(duì)焊接性無影響。

15、鋁(Al)：鋁是鋼中常用的脫氧劑。鋼中加入少量的鋁，可細(xì)化晶粒，提高沖擊韌性，如作深沖薄板的08Al鋼。鋁還具有抗氧化性和抗腐蝕性能，鋁與鉻、硅合用，可顯著提高鋼的高溫不起皮性能和耐高溫腐蝕的能力。鋁的缺點(diǎn)是影響鋼的熱加工性能、焊接性能和切削加工性能。

16、硼(B)：鋼中加入微量的硼就可改善鋼的致密性和熱軋性能，提高強(qiáng)度。

17、氮(N):氮能提高鋼的強(qiáng)度，低溫韌性和焊接性，增加時(shí)效敏感性。

18、稀土(Xt)：稀土元素是指元素周期表中原子序數(shù)為57-71的15個(gè)鑭系元素。這些元素都是金屬，但他們的氧化物很象“土”，所以習(xí)慣上稱稀土。鋼中加入稀土，可以改變鋼中夾雜物的組成、形態(tài)、分布和性質(zhì)，從而改善了鋼的各種性能，如韌性、焊接性，冷加工性能。在犁鏵鋼中加入稀土，可提高耐磨性。

合金鋼已有一百多年的歷史了。工業(yè)上較多地使用合金鋼材大約是在19世紀(jì)后半期。

1868年英國人馬希特(R.F.Mushet)發(fā)明了成分為2.5%Mn-7%W的自硬鋼，將切削速度提高到5米/分。

1870年在美國用鉻鋼(1.5～2.0%Cr)在密西西比河上建造了跨度為 158.5米的大橋；稍后,一些工業(yè)國家改用鎳鋼(3.5%Ni)建造大跨度的橋梁，或用于修造軍艦。

1901年在西歐出現(xiàn)了高碳鉻滾動(dòng)軸承鋼。

1910年又發(fā)展出了18W-4Cr-1V型的高速工具鋼，進(jìn)一步把切削速度提高到30米/分。

20世紀(jì)20年代以后，不銹鋼和耐熱鋼在這段期間問世了。

1920年德國人毛雷爾 (E.Maurer) 發(fā)明了18-8型不銹耐酸鋼，

1929年在美國出現(xiàn)了Fe-Cr-Al電阻絲。

1939年德國在動(dòng)力工業(yè)開始使用奧氏體耐熱鋼。

第二次世界大戰(zhàn)以后至60年代，主要是發(fā)展高強(qiáng)度鋼和超高強(qiáng)度鋼的時(shí)代，由于航空工業(yè)和火箭技術(shù)發(fā)展的需要，出現(xiàn)了許多高強(qiáng)度鋼和超高強(qiáng)度鋼新鋼種，如沉淀硬化型高強(qiáng)度不銹鋼和各種低合金高強(qiáng)度鋼等是其代表性的鋼種。60年代以后，許多冶金新技術(shù)，特別是爐外精煉技術(shù)被普遍采用，合金鋼開始向高純度、高精度和超低碳的方向發(fā)展，又出現(xiàn)了馬氏體時(shí)效鋼、超純鐵素體不銹鋼等新鋼種。

國際上使用的有上千個(gè)合金鋼鋼號(hào)，數(shù)萬個(gè)規(guī)格，合金鋼的產(chǎn)量約占鋼總產(chǎn)量的10%，是國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和國防建設(shè)大量使用的重要金屬材料。

20 世紀(jì) 70 年代以來， 世界范圍內(nèi)合金高強(qiáng)度鋼的發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)全新時(shí)期， 以控制軋制技術(shù)和微合金化的冶金學(xué)為基礎(chǔ)， 形成了現(xiàn)代低合金高強(qiáng)度鋼即微合金化鋼的新概念。

進(jìn)入 80 年代，一個(gè)涉及廣泛工業(yè)領(lǐng)域和專用材料門類的品種開發(fā)，借助于冶金工藝技術(shù)方面的成就達(dá)到了頂峰。在鋼的化學(xué)成分-工藝-組織-性能的四位一體的關(guān)系中，第一次突出了鋼的組織和微觀精細(xì)結(jié)構(gòu)的主導(dǎo)地位，也表明低合金鋼的基礎(chǔ)研究已趨于成熟，以前所未有的新的概念進(jìn)行合金設(shè)計(jì)。

合金鋼與碳鋼相比含有較多其他元素

合金鋼是指鋼中除含硅和錳作為合金元素或脫氧元素外，還含有其他合金元素，有的還含有某些非金屬元素的鋼。根據(jù)鋼中合金元素含量的多少，又可分為低合金鋼，中合金鋼和高合金鋼。

而碳鋼主要指力學(xué)性能取決于鋼中的碳含量，而一般不添加大量的合金元素的鋼，有時(shí)也稱為普碳鋼或碳素鋼。

碳鋼也叫碳素鋼，含碳量WC小于2%的鐵碳合金。碳鋼除含碳外一般還含有少量的硅、錳、硫、磷 按用途可以把碳鋼分為碳素結(jié)構(gòu)鋼、碳素工具鋼和易切削結(jié)構(gòu)鋼三類。按含碳量可以把碳鋼分為低碳鋼（WC ≤ 0.25%）,中碳鋼（WC0.25%——0.6%）和高碳鋼（WC>0。6%）

一般碳鋼中含碳量較高則硬度越高，強(qiáng)度也越高，但塑性較低。 2100433B

鈷鉻鎢合金的基本成分是：Co:50%~58%,Cr:28%~30%,W:4%~6%,Ni:2%~4%等各種合金組成，熔點(diǎn)為1470℃。

由合金成分可以看出，該合金的含鈷量和含鎢量都十分高，使得該材料具有優(yōu)良的高溫性能，同時(shí)具有較差的導(dǎo)熱性。正是這些特性，使鈷鉻鎢合金在磨削加工時(shí)火花呈暗紅色，火花數(shù)量極少，脫離工件表面的金屬極易堵塞砂輪，使磨削條件迅速變差，同時(shí)產(chǎn)生大量磨削熱不能迅速擴(kuò)散，造成效率低下，工件表面燒傷。

鈷鉻鎢合金廣泛應(yīng)用于機(jī)車柴油機(jī)、核電站閥門、船舶柴油機(jī)及各種航空器上。

早期的鈷鉻鎢合金用非真空冶煉和鑄造工藝生產(chǎn)。后來研制成的合金，如Mar-M509合金，因含有較多的活性元素鋯、硼等，用真空冶煉和真空鑄造生產(chǎn)。

一般鈷鉻鎢合金缺少共格的強(qiáng)化相，雖然中溫強(qiáng)度低(只有鎳基合金的50-75%)，但在高于980℃時(shí)具有較高的強(qiáng)度、良好的抗熱疲勞、抗熱腐蝕和耐磨蝕性能，且有較好的焊接性。適于制作航空噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)、工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)、艦船燃?xì)廨啓C(jī)的導(dǎo)向葉片和噴嘴導(dǎo)葉以及柴油機(jī)噴嘴等。

碳化物強(qiáng)化相 鈷鉻鎢合金中最主要的碳化物是 MC﹑M23C6和M6C，在鑄造鈷鉻鎢合金中，M23C6是緩慢冷卻時(shí)在晶界和枝晶間析出的。在有些合金中，細(xì)小的M23C6能與基體γ形成共晶體。MC碳化物顆粒過大，不能對(duì)位錯(cuò)直接產(chǎn)生顯著的影響，因而對(duì)合金的強(qiáng)化效果不明顯，而細(xì)小彌散的碳化物則有良好的強(qiáng)化作用。位于晶界上的碳化物(主要是M23C6)能阻止晶界滑移，從而改善持久強(qiáng)度，鈷鉻鎢高溫合金HA-31(X-40)的顯微組織為彌散的強(qiáng)化相為 (CoCrW)6 C型碳化物。

在某些鈷鉻鎢合金中會(huì)出現(xiàn)的拓?fù)涿芘畔嗳缥鞲瘳斚嗪蚅aves等是有害的，會(huì)使合金變脆。鈷鉻鎢合金較少使用金屬間化合物進(jìn)行強(qiáng)化，因?yàn)镃o3 (Ti﹐Al)﹑Co3Ta等在高溫下不夠穩(wěn)定，但使用金屬間化合物進(jìn)行強(qiáng)化的非鈷鉻鎢合金也有所發(fā)展。

鈷鉻鎢合金中碳化物的熱穩(wěn)定性較好。溫度上升時(shí)，碳化物集聚長大速度比鎳基合金中的γ 相長大速度要慢，重新回溶于基體的溫度也較高(最高可達(dá)1100℃)，因此在溫度上升時(shí)，鈷鉻鎢合金的強(qiáng)度下降一般比較緩慢。

鈷鉻鎢合金有很好的抗熱腐蝕性能，一般認(rèn)為，鈷鉻鎢合金在這方面優(yōu)于鎳基合金的原因，是鈷的硫化物熔點(diǎn)(如Co-Co4S3共晶，877℃)比鎳的硫化物熔點(diǎn)(如Ni-Ni3S2共晶645℃)高，并且硫在鈷中的擴(kuò)散率比在鎳中低得多。而且由于大多數(shù)鈷鉻鎢合金含鉻量比鎳基合金高，所以在合金表面能形成抵抗堿金屬硫酸鹽(如Na2SO4腐蝕的Cr2O3保護(hù)層。但鈷鉻鎢合金抗氧化能力通常比鎳基合金低得多。