合金鋼

合金鋼 alloy steel 鋼里除鐵、碳外，加入其他的元素，就叫合金鋼。在普通碳素鋼基礎(chǔ)上添加適量的一種或多種合金元素而構(gòu)成的鐵碳合金。根據(jù)添加元素的不同，并采取適當(dāng)?shù)募庸すに?，可獲得高強度、高韌性、耐磨、耐腐蝕、耐低溫、耐高溫、無磁性等特殊性能。

產(chǎn)生及發(fā)展

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。當(dāng)時由于鋼的生產(chǎn)量和使用量不斷增大，機械制造業(yè)需要解決鋼的加工切削問題，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。隨著商業(yè)和運輸?shù)陌l(fā)展,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；由于加工構(gòu)件時發(fā)生困難,稍后,一些工業(yè)國家改用鎳鋼(3.5％Ni)建造大跨度的橋梁。與此同時,一些國家還將鎳鋼用于修造軍艦。隨著工程技術(shù)的發(fā)展，要求加快機械的轉(zhuǎn)動速度，1901年在西歐出現(xiàn)了高碳鉻滾動軸承鋼。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。可見合金鋼的問世和發(fā)展，是適應(yīng)了社會生產(chǎn)力發(fā)展的要求，特別是和機械制造、交通運輸和軍事工業(yè)的需要分不開的。

20世紀(jì)20年代以后，由于電弧爐煉鋼法被推廣使用，為合金鋼的大量生產(chǎn)創(chuàng)造了有利條件?；瘜W(xué)工業(yè)和動力工業(yè)的發(fā)展，又促進(jìn)了合金鋼品種的擴大，于是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，到1939年德國在動力工業(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)展高強度鋼和超高強度鋼的時代，由于航空工業(yè)和火箭技術(shù)發(fā)展的需要，出現(xiàn)了許多高強度鋼和超高強度鋼新鋼種，如沉淀硬化型高強度不銹鋼和各種低合金高強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)了馬氏體時效鋼、超純鐵素體不銹鋼等新鋼種。目前國際上使用的有上千個合金鋼鋼號，數(shù)萬個規(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。

主要合金元素

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。