合金結(jié)構(gòu)鋼又稱合結(jié)鋼,是在碳素結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上,加入5以下的一種或幾種元素。鋼中加入合金元素,首先是提高了鋼的淬透性,保證鋼經(jīng)過熱處理后獲得良好的綜合機械性能,具有高的強度和足夠的韌性。由于具有合適的淬透性,經(jīng)適宜的金屬熱處理后,顯微組織為均勻的索氏體、貝氏體或極細的珠光體,因而具有較高的抗拉強度和屈強比(一般在0.85左右),較高的韌性和疲勞強度,和較低的韌性-脆性轉(zhuǎn)變溫度,可用于制造截面尺寸較大的機器零件。
合金元素作用
增大鋼的淬透性。淬透性是指鋼淬火時,從表層起淬成馬氏體層的深度,是取得良好綜合性能的主要參數(shù)。除Co外,幾乎所有合金元素如 Mn、Mo、Cr、Ni、Si和C、N、B等都能提高鋼的淬透性,其中 Mn、Mo、Cr、B的作用 強,其次是Ni、Si、Cu。而強碳化物形成元素如 V、Ti、Nb等,只有溶于奧氏體中時才能增大鋼的淬透性。
影響鋼的回火過程。由于合金元素在回火時能阻礙鋼中各種原子的擴散,因而在同樣溫度下和碳素鋼相比,一般均起到延遲馬氏體的分解和碳化物的聚集長大作用,從而提高鋼的回火穩(wěn)定性,即提高鋼的抗回火軟化能力,V、W、Ti、Cr、Mo、Si的作用比較顯著,Al、Mn、Ni的作用不明顯。含有較高含量的碳化物形成元素如V、W、Mo等的鋼,在500~600回火時,析出細小彌散的特殊碳化物質(zhì)點如V4C3、Mo2C、W2C等,代替部分較粗大的合金滲碳體,使鋼的強度不再下降反而升高,即出現(xiàn)二次硬化(見回火)。Mo對鋼的回火脆性有阻止或減弱的作用。
影響鋼的強化和韌化。Ni以固溶強化方式強化鐵素體;Mo、V、Nb等碳化物形成元素,既以彌散硬化方式又以固溶強化方式提高鋼的屈服強度;碳的強化作用 顯著。此外,加入這些合金元素,一般都細化奧氏體晶粒,增加晶界的強化作用。影響鋼的韌性因素比較復雜,Ni改善鋼的韌性;Mn易使奧氏體晶粒粗化,對回火脆性敏感;降低P、S含量,提高鋼的純凈度,對改善鋼的韌性有重要作用(見金屬的強化)。)受用低碳鋼滲碳淬火:含碳量一般在0.10-0.25之間,以保證零件心部有良好的韌性。作滲碳用的合結(jié)鋼加入<2鉻、<4.5鎳、2錳、0.001-0.004硼,可以提高鋼的淬透性,改善零件心部組織和性能外,還能提高滲碳層的強度和塑性;有時還加入微量的鈦、釩等元素,起細化晶粒,防止?jié)B碳時發(fā)生過熱的影響。
(2)采用滲氮處理:合結(jié)鋼中含有鋁的鋼如38CrMoAL屬滲氮鋼。鋁可和氮化合形成氮化鋁,增加表面硬度和耐磨。
(3)采用碳鋼高頻感應加熱表層淬火:合金結(jié)構(gòu)鋼按治金質(zhì)量分為優(yōu)質(zhì)鋼和高級優(yōu)質(zhì)鋼(鋼號后加A);用途分為壓力加工(熱壓力加工或冷壓力加工)和切削加工用鋼;按供應狀態(tài)分為不熱處理、正火、退火或高溫回火。